据能源调查发现,当光伏和农业碰撞出了一个小宇宙的同时也带来了一些问题,主要表现为太阳能电池板之前间距的适当与否以及阵列是否倾斜,这对农作物的生产和电力的获取有很大的影响,阴影太多会伤害庄稼,太少的话又会损害发电量。为此,近期美国光伏界关于如何将光伏与农业结合以达到电力和农作物的双丰收,科学家们纷纷大显身手,接下来,让小编带着大家去见识见识下。
1981年阿道夫·戈茨伯格(Adolf Goetzberger)和阿明·扎斯特罗(Armin Zastrow)开创弗劳恩霍夫太阳能系统这一理念,,提出建立Agrovoltaics是一个太阳能电池板和粮食作物在同一块土地上共存的系统。由于当时光伏发电成本较高,电脑还是一个很少见的产品,所以,直接研究出可编程袖珍计算器上的两用系统的方程式,且发表一篇叫做《面板下的马铃薯》论文,因为马铃薯能在只有一点点的饿阴影下就能长得很好。这一理念历经三十五年后,光伏发电似乎已经做好了准备。
2010年开始,随着太阳能电池板的下跌50%以上,很多农民发现在太阳能电池板的农作物产能更高、收益明显,这对于任何一个农民来说,都是一个好消息。但从另一方面来说,若是农民大规模的建立这种模式,对于全球的粮食安全来说,又存在着隐患。
Agrovoltaics正是可以满足农民在太阳能电池板下面获得相同的食品生产。比如在充足的阳光下种植同种农作物(生菜),一种采用标准密度的光伏阵列,在这种情况下电池产生的电量最多,另一种采用半密度阵列下生产,促使更多的光通过太阳能电池板。三个季度后,两种作物对比下发现:在标准密度下的作物损失50%左右的生产力,而在半密度下作物产量可以跟标准密度下的作物持平甚至更多。原因是生菜主要是通过增加叶片的大小来适应低光照,在一个变暖的世界里,供水可能会供不应求,而太阳能电池板下的生菜能减少对水需求。在整个实验过程中,通过光伏发电系统遮蔽灌溉的蔬菜等农作物可以节省14%到29%的蒸发水。
此外,2106年法国研究人员把太阳能实验工厂与电网连接,在阵列下种植马铃薯、小麦、芹菜、和三叶草,仅仅是第一年,阵列下的产生的电力和食物都要比常规光照下的高处60%。而且,这些太阳能电池板能提供足够的能量,相当于62个家庭一年的电量,总的来说整体发电的收获远远超过农业带来的损失。
若是将这些太阳能电池板安装在印度的葡萄农场会是怎样的场景?密歇根技术大学的工程师Joshua Pearce研究发现,葡萄的耐荫性,若是遇到这些太阳能电池板,经济价值起码增加15倍以上,而太阳能电池板发电量足于为1500万人提供电力,光伏发电可以增加到40-70千兆瓦,这个数字可以说是2017年一整年美国光伏发电装机容量的2倍。
小编按语:光伏+农业的模式,可以促使美国光伏装机至少增加一倍。光伏越来越被广泛运用在农业领域,未来的光伏将给我们带来不一样的农产品,更绿色更环保。