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Solarenergie, Pflanzen, und Rinder arbeiten im Crop Research and Education Center der University of Massachusetts zusammen. Ein 2010 gestarteter Forschungsversuch legt nahe, dass die Gewinnung von Solarenergie Hand in Hand mit Weidevieh oder Gemüseanbau erfolgen kann.
„Der Zweck unserer Arbeit war es, zu sehen, ob wir Solarenergie erzeugen können, während das Land in der landwirtschaftlichen Produktion bleibt, “, sagt Stephen Herbert, Agronom der University of Massachusetts (UM). Die Forschungsergebnisse zeigen, dass Agro-Voltaik – oder Dual-Use-Landwirtschaft – durchaus funktionieren kann. Der Schlüssel ist das Design der Solaranlage.
Das Zentrum bewertet die Pflanzen- und Viehkompatibilität einer Solaranlage, die aus drei vertikal gestapelten und durch ein einzigartiges Regaldesign erhöhten Paneelen besteht, das die Paneele 4 bis 7 Fuß über dem Boden trägt; 2- bis 5-Fuß-Abstände zwischen den Plattengruppen ermöglichen es, dass Licht die Pflanzen und das Gras erreicht, das unter den Platten wächst. Traditionelle Konfigurationen, wie von großen Solarentwicklern installierte Arrays, liegen typischerweise bodennah in flacheren, feste Reihen von Arrays, die Sonnenlicht blockieren und daher, Land aus der landwirtschaftlichen Produktion nehmen.
Jedoch, bei der aufgeständerten 17-Kilowatt-Solaranlage des UM-Forschungszentrums ist das nicht der Fall. „Jede Stelle unter den Paneelen bekommt den ganzen Tag über etwa zwei Drittel des vollen Sonnenlichts, “, sagt Herbert.
Als Ergebnis, Gras, das unter den Platten wächst, verfehlt kaum einen Takt. Herberts Initiale, Die dreijährige Evaluierung konzentrierte sich auf das Futterwachstum und die Leistung der Rinder, die innerhalb der Solaranlage weiden. „Die Fläche unter den Paneelen produzierte 90 bis 95 % des Ertrags der nicht von Solarpaneelen bedeckten Weidefläche, " er sagt. „An heißen Sommertagen die Kühe legten sich im Schatten unter die Paneele.“
Herbert führte später einen dreijährigen Versuch durch, in dem die Leistung von Gemüse untersucht wurde, das in Kombination mit dem Sonnensystem angebaut wird. Er pflanzte Grünkohl, Schweizer Mangold, Brokkoli, und Paprika.
„Das erste Jahr war sehr heiß und trocken. Obwohl ich im schattierten Forschungsfeld gut bewässert habe, sowie im nicht schattierten Kontrollplot, die Pflanzen, die unter den Platten wuchsen, lieferten bessere Ergebnisse als die Kontrollpflanzen, “, sagt Herbert.
Ein Grund für die verbesserte Anlagenleistung im teilverschatteten Bereich unterhalb der Solaranlage könnte eine kühlere Temperatur unter den Panels gewesen sein. „Gewebeproben von Pflanzen, die unter den Platten wachsen, hatten eine Temperatur von 15 ° F. kühler als die von Pflanzen, die in voller Sonne wachsen, " er sagt.
In den nächsten zwei Jahren, Wachstumsbedingungen waren kühler und feuchter, Dies führt zu einem robusteren Wachstum bei Pflanzen, die in voller Sonne angebaut werden. Das halbschattige Gemüse lieferte 45 bis 60 % des Ertrags in den Kontrollparzellen.
Forschungsergebnisse legen nahe, dass der Anbau von Nahrungsmitteln und die Gewinnung von Solarenergie gute Partner sind. „Wenn Landwirte die Installation von Solarmodulen planen oder von einem Solarunternehmen angesprochen werden, das ihr Land zu einem Solarpark entwickeln möchte, sie sollten es so machen, dass sie die Landwirtschaft auf dem Land am Laufen halten können, " er sagt. „Sie können neben den Einnahmen aus der Solarenergie auch weiterhin ein Einkommen aus der Landwirtschaft erzielen.“
Optionen für die Pflanzenproduktion unter den Platten, jedoch, sind auf Pflanzen beschränkt, die typischerweise von Hand oder mit kleinen Maschinen angebaut und geerntet werden. Schattenliebende Bestäuberkulturen, Beetpflanzen, Baumschulkulturen, und kleinwüchsige Obstbäume oder Sträucher sind Optionen, neben Gemüse und Klein- bis Mittelvieh, wie die meisten Rinderrassen und Pferde von nicht gezogenen Rassen.
„Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten für die Dual-Use-Landwirtschaft, “ sagt Jordan Macknick, Analyst beim National Renewable Energy Laboratory (NREL), die die Pflanzenproduktion auf Solarparks erforscht und Partner im ganzen Land finanziert. „Herkömmliche Plattenhöhen funktionieren besonders gut bei Schafbeweidung, und erhöhte Platten eignen sich gut für wachsende Pflanzen.“
Neben Herberts Arbeit in Massachusetts, das NREL fördert Dual-Use-Forschungsprojekte in Arizona, Oregon, und Colorado. Unabhängige landwirtschaftliche Betriebe mit doppeltem Verwendungszweck sind in Europa auf dem Vormarsch, er sagt.
Die Vermarktung von Dual-Use-Pflanzen gegen eine Prämie kann auf einigen Marktplätzen möglich sein. „Neben dem Einkommen durch den Verkauf von Strom, Landwirte können Ernten zu einem Mehrwertpreis verkaufen, weil sie im Schatten von Sonnenkollektoren angebaut werden, “, sagt Macknick. „Wir sehen einige Imker, zum Beispiel, die ihren Honig gegen Aufpreis vermarkten können, weil er in Verbindung mit der Solarstromerzeugung produziert wird.“
Die Investitionskosten erhöhter Solaranlagen variieren stark, zwischen 2 und 5 US-Dollar pro Watt. „Die Kosten hängen vom Standort ab, Systemkonfiguration, und Zusammenschaltungsgebühren, die von lokalen Versorgungsunternehmen erhoben werden, “, sagt Macknick. „Landwirte müssen ein Angebot von einem Solarentwickler für die Installation einer Solaranlage in ihrer Region einholen.“
Die Solaranlage im Zentrum wurde von Hyperion Systems (hyperionsystemsllc.com) mit Sitz in Massachusetts installiert. In der Tat, der Firmengründer, David Marley, hatte die Vision, Solarsysteme zu schaffen, die die Produktionskapazität von Ackerland erhalten.
„Sein Glaube war an erster Stelle Nahrung und an zweiter Stelle Energie. “, sagt Firmeninhaber James Marley über seinen verstorbenen Vater. "Seine Idee inspirierte das Forschungsprojekt an der University of Massachusetts und die Zusammenarbeit einer Stiftung und zweier öffentlicher Einrichtungen."
Das patentierte Design von Hyperion für die Solarmodulregale setzt es an die Spitze der Bewegung, die die Erzeugung von Solarstrom in Verbindung mit der Lebensmittelproduktion fördert. „Wir installieren die Systeme ohne Betonfundamente für die Stützen, “, sagt Marley. „Die Betonfundamente können in der Regel ein paar Quadratmeter um jeden Stützpfosten herum einnehmen.“
Die Hyperion-Stützen sind 4- bis 8-Zoll-Stahlpfosten, die an den Enden durch Stahlflansche verankert sind. die bis zu einer Tiefe von 8 Fuß in den Boden getrieben werden. Das System ist für Windgeschwindigkeiten von 120 Meilen pro Stunde ausgelegt.
Die Energieerträge aus einer Solaranlage, die so dimensioniert ist, dass sie den Energiebedarf eines Hauses oder einer Farm decken, erfolgt in der Regel über eine Net-Metering-Vereinbarung mit dem örtlichen Energieversorger. Die vom System erzeugte Energie wird ins Netz eingespeist, und der Bauer entnimmt kostenlos Strom aus dem Netz, bis zur Menge, die das On-Farm-System während eines festgelegten Zeitraums erzeugt.
„Verschiedene Staaten haben unterschiedliche Anreize, was sie für Strom bezahlen. “, sagt Macknick.
Das Rural Energy of America Program des USDA (energy.gov) bietet Zuschüsse für die Installation erneuerbarer Energiesysteme. Für die Installation einer Solaranlage kann eine Bundessteuergutschrift in Anspruch genommen werden.
Stephen Herbert
413/545-2250
[email protected]
Jordan Macknick
303/275-3828
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