Kombination af solenergi og landbrug for at afbøde klimaændringer, hjælpe landdistrikterne

Samudviklingsland for både solceller og landbrug kan give 20% af den samlede elproduktion i USA en investering på mindre end 1% af det årlige amerikanske budget, et nyt papir af forskere fra Oregon State University fundet.

Omfattende installation af agrivoltaiske systemer kan føre til en årlig reduktion på 330, 000 tons kuldioxidemissioner i USA - svarende til 75, 000 biler væk fra vejen om året - og oprettelsen af ​​mere end 100, 000 job i landdistrikterne, samtidig med at afgrødeudbyttet minimeres minimalt, siger forskerne.

"Agrivoltaik giver en sjælden chance for ægte synergi:mere mad, mere energi, lavere vandbehov, lavere kulstofemissioner, og mere velstående landdistrikter, "sagde Chad Higgins, en lektor i Oregon State's College of Agricultural Sciences og seniorforfatteren af ​​papiret, der blev offentliggjort i tidsskriftet Sustainability.

Agrivoltaik stemmer også overens med målene for Green New Deal, en pakke med føderal lovgivning, der søger at håndtere klimaændringer og økonomiske uligheder, Sagde Higgins.

"Landlige Amerika, især landbruget, kan være løsningen på mange af vores bekymringer, om det er vedvarende energi, afbødning af klimaændringer, bæredygtig mad eller god vandressourceforvaltning, "Higgins sagde." Denne forbindelse er uudnyttet hovedsagelig fordi der ikke har været tilstrækkelige investeringer i disse samfund.

"Det, vi foreslår i dette papir, er alt muligt. Det er teknisk muligt. Det er politisk muligt. Og det ville tjene penge efter den første investering. Det er takeaway -at vi skulle se hårdt på landbruget som en løsning på problemer frem for en årsag til problemer. "

Analysen skitseret i papiret forbereder Higgins til den næste fase af hans agrivoltaik -forskning, som inkluderer installation af et fuldt funktionelt solcelleanlæg designet til at prioritere landbrugsaktiviteter på fem hektar Oregon State North Willamette Research and Extension Station i Aurora, Oregon, 32 km syd for Portland.

Den næste fase har til formål at demonstrere for landbrugssamfundet og potentielle fremtidige finansiører, hvordan Higgins resultater kan anvendes i virkelige landbrugssystemer for at tilskynde til tidlig adoption. Grunden forventes at blive brudt i maj 2021, og produktionen forventes at starte i 2022.

I Bæredygtighedspapiret Higgins og hans medforfatter, Kyle Proctor, en doktorand i sit laboratorium, finde ud af, at et område på størrelse med Maryland ville være nødvendigt for agrivoltaik til at opfylde 20% af amerikansk elproduktion. Det er cirka 13, 000 kvadratkilometer, eller 1% af det nuværende amerikanske landbrugsjord.

Omkostningerne ved de agrivoltaiske arrays ville være $ 1,12 billioner over et 35-årigt projektliv. Forskerne mener, at den private sektor ville investere i hovedparten af ​​byggeomkostningerne, mens den føderale regering bidrog med rabatter og andre incitamenter.

Ved at bruge penge genereret fra den elektricitet, arrays producerer, forskerne anslår, at det ville tage omkring 17 år at tilbagebetale $ 1,12 billioner. Efter projektets forventede 35-årige levetid, forskerne anslår, at matriserne ville producere 35,7 milliarder dollar i omsætning.

Installation af arrays ville skabe ækvivalent til 117, 000 job, der varer 20 år, hvor 40% er bæredygtige positioner til drift og vedligeholdelse af arrays, siger forskerne.

Higgins kommer til dette projekt med en eklektisk baggrund. Han gennemgik en selvbeskrevet ingeniøreksamenopsamlingsfase og har udgivet artikler om alt fra enzymreaktionskinetik til snefysik til turbulensteori.

Den brede baggrund kom til nytte en dag i 2013, mens han spadserede på sin "tankegang" på Oregon State campus. Han lagde mærke til grønnere græsgange under nyligt installerede solarrays. Tegner på sin baggrund og studerede vand, landbrug, vedvarende energi, maskin- og anlægsteknik, han begyndte at tænke på agrivoltaik -forskning.

Hans første forskning fokuserede på den indvirkning, solarrays havde på afgrøderne plantet omkring dem. Den forskning, sammen med arbejde fra andre forskere, har vist, at afgrødeudbyttet afhænger af afgrødetypen, men i sidste ende, når værdien af ​​den elektricitet, der genereres af solpanelerne, er inkluderet, der er en økonomisk nettofordel fra de agrivoltaiske systemer.

Ser man på fremtiden, Higgins mener, at den omfattende installation af agrivoltaiske systemer åbner døren for andre teknologier. Den overskydende energi, der genereres af solsystemerne, kan bruges til at drive elektriske traktorer eller til at producere gødning på en gård. Der kan installeres billige sensorer på solpanelplatformene for at understøtte kunstige intelligensbaserede beslutninger om at forbedre landbrugets produktivitet.

"Når vi har infrastruktur, når vi har energi, vi er klar til at tackle så mange flere store problemer, "Sagde Higgins.