新技術讓農民可同時利用土地種植作物和安裝太陽能板——《華爾街日報》

希望在自家土地上安裝太陽能電池板的農民，無論是自用還是出售能源，一直面臨艱難抉擇：將土地用於耕種還是發電。如今，他們越來越能夠兩者兼顧。

研究人員表示，這種"農業光伏"概念——在安裝太陽能電池板的同一片土地上種植作物——不僅能釋放有限的農田實現多重利用，還將助力實現美國《2022年通脹削減法案》設定的減排目標。

傳統上，在土地上安裝太陽能電池板的農民會將發電區域與耕作區域分開。但隨着農用土地日益稀缺且價值飆升，這種做法正變得不再具有吸引力。美國農業部數據顯示，自20世紀50年代以來，美國農田面積已縮減近25%，目前土地售價創下歷史新高。

研究公司惠譽解決方案數據顯示，截至2020年底，農業光伏僅佔全球太陽能總裝機容量的極小部分，約2.9吉瓦。據美國能源部預計，到2030年該容量將增長至逾10吉瓦（相當於3000多台風力渦輪機），但在全球太陽能容量中仍微不足道。太陽能產業協會統計顯示，目前全球太陽能總裝機容量僅略超1000吉瓦。

“這是一個新興領域，“太陽能與儲能行業協會執行董事戴維·加爾表示。

科羅拉多州的傑克太陽能農場在其太陽能電池板下方種植了約20種水果、蔬菜和香草。照片：傑夫·戈德堡### 陰涼處生長

農業光伏的概念很簡單：離地6至18英尺高的太陽能電池板為下方作物創造了微氣候。與傳統農田相比，陰影幫助土地保持更多水分，並保護作物免受夏季最強烈陽光的傷害。雖然並非所有作物都適合這種設置，但有些作物在其中茁壯成長。

位於科羅拉多州朗蒙特的傑克太陽能農場是美國最大的農業光伏農場，直流容量為1.2兆瓦，分佈在4英畝土地上。農場不僅出售電力，還在7月至10月的首個半生長季收穫了超過8000磅的土豆、番茄和羽衣甘藍等蔬菜。

“對於一個小型農場來説，這已經相當不錯了，“農場主人拜倫·科米內克説。

在和平隊和美國國際開發署工作一段時間後，科米內克先生開始着手將他祖父的乾草和苜蓿農場改造成農業光伏農場。2017年，他開始與當地官員合作修改法規，以便安裝3200塊太陽能電池板。該項目於2020年夏季建成，並於同年11月1日開始發電。

科米內克先生表示，他為該項目貸款200萬美元。但通過太陽能電池陣列發電銷售帶來的現金流，他計劃在未來15年內還清債務。

“從財務角度看，太陽能陣列的收益比傳統乾草種植高得多，”他説。

該項目還驗證了在太陽能電池板陰影下種植特定作物的可行性。傑克太陽能農場種植了約20種不同的水果、蔬菜和草本植物，由當地非營利組織管理，這些作物要麼捐贈給食品銀行，要麼在農貿市場出售。

更大的挑戰

從農作物中獲得可觀的收入流是該技術面臨的下一項挑戰。研究人員正在研究農業光伏技術是否可以擴大規模，以支持玉米和大豆等主要行播作物的商業化生產。例如，普渡大學的研究人員正在測試各種農業光伏配置，希望為每種行播作物找到最佳設置。該大學已經測試了四個玉米生長季和兩個大豆生長季的農業光伏模型。

“在商品化農業系統中實現這一目標是一個更大的挑戰，”參與該項目的普渡大學植物育種和遺傳學教授米切爾·圖因斯特拉表示。

該大學的研究項目使用可升降的太陽能板，通過調節陽光照射量來適應下方作物的生長。校方表示，測試作物的產量通常比未安裝光伏系統時低8%至10%。

“我們正在努力消除這一差距，”同樣參與該項目的普渡大學化學工程教授拉克什·阿格拉瓦爾説。他估計，該項目還需要三到四年的時間來解決產量問題並完成研究任務，其中包括學習如何降低高架陣列的成本，使農民能夠負擔得起。

探索如何擴大農業光伏農場規模的嘗試不僅限於大田作物。在西班牙，能源供應商Iberdrola推出了名為"Winesolar"的項目，旨在確定葡萄園中太陽能板的最佳佈局以促進葡萄生長。這項於9月宣佈的項目預計裝機容量為40千瓦，所發電量將全部供安裝太陽能板的González Byass和Grupo Emperador酒莊使用。

但此類項目面臨的阻力遠不止技術挑戰。西班牙農村地區對太陽能項目存在強烈反對聲音，而歐洲其他地區對此類項目的審批也往往進展緩慢。因此農業光伏在歐洲大陸的發展速度仍有待觀察。

馬爾泰先生是《華爾街日報》駐紐約記者，聯繫方式：[email protected]。