Solpaneler kaster skygge på landbruget – på en god måde

Forestil dig, at du er en landmand, der kæmper for at følge med produktionskravene på grund af det stadig mere stressende klima. Eller måske er du en producent af vedvarende energi, der kæmper med dramatisk varme og vejr. Med stigende temperaturer, solpaneler bliver for varme til at fungere ordentligt, og afgrøder kræver mere vand, problemer, der forværres af tørke og klimaforhold.

Greg Barron-Gafford, lektor ved University of Arizona, viser, at en kombination af disse to systemer - solpanelinfrastruktur og landbrug - kan skabe et gensidigt fordelagtigt forhold. Denne praksis med at samlokalisere de to ved at plante afgrøder i skyggen af ​​solpaneler kaldes agrivoltaics.

"I et agrovoltaisk system, " siger Barron-Gafford, "miljøet under panelerne er meget køligere om sommeren og forbliver varmere om vintrene. Dette mindsker ikke kun fordampningshastigheden af ​​kunstvandingsvand om sommeren, men det betyder også, at planter ikke bliver så stressede." Afgrøder, der vokser under lavere tørkestress, kræver mindre vand, og fordi de ikke visner så let middag på grund af varme, de er i stand til at fotosyntetisere længere og vokse mere effektivt.

I det sydvestlige USA, der er en overflod af sollys, og det primære middel til at installere solpaneler er at pakke dem tæt ind på et sted. Barron-Gaffords undersøgelse af fordelene ved agrovoltaik ændrer ikke på denne tæthed, men hæver blot panelerne, så afgrøderne vokser i næsten fuld skygge. "Hvad er super interessant, " forklarer han, "er, at vi kan skære ned omkring 75% af det direkte sollys, der rammer planterne, men der er stadig så meget diffust lys, der gør det under panelerne, at planterne vokser rigtig godt."

Barron-Gafford og hans team arbejder med landmænd gennem universitetets udvidelseskontor, såvel som med kolleger i lokalområdet i Tucson-området, ved udformningen af ​​testplotserne. De nuværende agrovoltaiske forsøg dækker omkring 165 kvadratmeter, men større installationer på arbejdende gårde udvikles i det kommende år. De arbejder også tæt sammen med Department of Energy's National Renewable Energy Lab (NREL) for at arbejde hen imod konsistens i udviklingen af ​​planer for co-location installationer.

Landmændene hjælper også forskerne med at beslutte testafgrøder. Hvert forår og efterår dyrker de bønner, tomater, og et par typer peberfrugter. De dyrker urter og krydderier af høj værdi, viser den potentielle ekstra fortjeneste, der kan komme fra bevidst udvælgelse af afgrøder, der ellers ikke ville vokse godt under typiske forhold, men det kan nu godt vokse i skyggen af ​​solpaneler.

De arbejder også med bladgrønt som salat, chards, og grønkål, som ser ud til at vokse bedre i dette system. Planter i højlysmiljøer har tendens til at have mindre blade - en tilpasning til ikke at fange for meget sollys og overvælde fotosyntesesystemet. Planter i miljøer med lavt lys vokser større blade for at sprede det lysfangende klorofyl, der lader planter ændre lys til energi. Forskerne ser, at i deres forsøg:basilikumplanter producerer større blade, grønkålsblade er længere og bredere, og mangoldblade er større. Dette er nøglen til disse afgrøder, fordi landmændene høster de grønne dele af disse planter.

Selve solpanelerne nyder også godt af samplaceringen. På steder, hvor det er over 75 grader Fahrenheit, når det er solskin, solpaneler begynder at yde dårligere, fordi de bliver for varme. Fordampningen af ​​vand fra afgrøderne skaber lokal afkøling, hvilket reducerer varmebelastningen på panelerne over hovedet og øger deres ydeevne. Kort sagt, det er en win-win-win i forbindelsen mellem mad-vand-energi.

Når det kommer tid til at høste afgrøderne, det er faktisk ikke det store besvær, forklarer Barron-Gafford, da landmænd kan bruge meget af det samme udstyr. "Vi hævede panelerne, så de var omkring 3 meter (10 fod) fra jorden i den lave ende, så typiske traktorer kunne få adgang til stedet. Dette var det første, som landmænd i området sagde, skulle være på plads for dem at overveje enhver form for vedtagelse af et agrovoltaisk system."

Den primære ulempe ved et agrovoltaisk system er prisen på ekstra stål til at hæve panelerne, men Barron-Gafford mener, at stigninger i udbyttet af fødevarer og besparelser i vand ville opveje denne ekstra investering. "Jeg tror, ​​at den primære årsag til, at flere producenter ikke bruger dette system endnu, er mangel på bevidsthed eller usikkerhed om dets potentiale, " fastslår han.

Nu med beviser for fordelene ved dette forhold mellem landbrug og solcelleanlæg, teamet leder efter endnu mere effektive måder at samlokalisere på. For eksempel, de vil eksperimentere med solpaneler, der kan flyttes til helt lodrette positioner, giver traktorer mulighed for at bevæge sig gennem rækkerne af paneler for at komme til jorden og afgrøderne uden at skulle hæve panelerne overhovedet.

Det sagt, Barron-Gafford udtaler, at landmænd ikke behøver at vente på sådanne fremtidige planer for at vedtage denne praksis, og det gør solcelleselskaber heller ikke. For at drage fordel af agrovoltaik lige nu, de behøver ikke gøre andet end at hæve masterne, der holder rækkerne af paneler.

"Det er en del af det, der gør dette nuværende arbejde så spændende, " tilføjer han, "en lille ændring i planlægningen kan give et væld af store fordele!"