Coubicació Solar, Conreus, Ramaderia en Projectes Agrivoltaics

L'energia solar és fonamental per als models de sostenibilitat ambiental, però no tots els projectes es construeixen igual. Una preocupació en el desenvolupament energètic, renovable o no, és el concepte d'"energia expansiva", que és la dedicació de la terra per a la producció i distribució d'energia.

Medi ambient Califòrnia calcula que l'energia solar al terrat podria impedir el desenvolupament de 148,000 hectàrees de terreny en comparació amb un model només a escala d'utilitat muntat a terra. Això es basa en un desplegament estimat del regulador estatal de 28,5 GW de solar al terrat fins al 2045 per tal d'assolir els objectius d'energia neta. Aquesta és una àrea aproximadament la meitat de la mida de Los Angeles que es podria conservar.

L'energia solar és aclamada per la seva capacitat per integrar-se a l'entorn construït, col·locar-se a terrats, integrar-se a façanes d'edificis, cobertes, etc. No obstant això, per assolir els objectius agressius de descarbonització i aconseguir un sistema d'energia 100 per cent renovable, l'energia solar a terra també serà necessari. Aquí és on l'agrovoltaica, la pràctica de coubicar la producció d'energia solar amb les funcions agrícoles, pot intervenir.

La investigació de la Universitat Estatal d'Oregon va trobar que la coubicació solar i agrícola podria proporcionar el 20 per cent de la generació total d'electricitat als Estats Units. Els investigadors van dir que la instal·lació a gran escala d'agrovoltaics podria provocar una reducció anual de 330,000 tones d'emissions de diòxid de carboni, alhora que afectaria "mínimament" al rendiment dels cultius.

El document va trobar que es necessitaria una àrea de la mida de Maryland si l'agrovoltaica hagués de satisfer el 20 per cent de la generació d'electricitat dels Estats Units. Això és aproximadament 13,000 milles quadrades, o l'1 per cent de les terres de conreu actuals dels EUA. A escala mundial, s'estima que l'1 per cent de totes les terres de cultiu podria produir les necessitats energètiques del món si es converteixen en solar fotovoltaic.

Biosfera 2

L'agrovoltaica fa més que preservar la terra i aprofitar al màxim una acre. Hi ha sinergies entre els panells solars i les activitats agrícoles a continuació.

Per exemple, un equip d'investigadors de la Universitat d'Arizona, que opera un centre de proves agrovoltaiques a la Biosfera 2, un entorn "natural" interior totalment autònom, va trobar que els cultius milloren el rendiment de la matriu solar i que els panells solars milloren el rendiment dels cultius. en ambients secs.

L'equip de Biosphere va trobar que l'ombra proporcionada pel sistema fotovoltaic reduïa l'evaporació, la qual cosa significa que l'aigua romandria a la superfície més temps i milloraria els cultius que l'agricultura a l'aire lliure. Això no només estalvia aigua, sinó que fa que les plantes creixin més fortes, donant lloc a un millor rendiment del cultiu. A més, l'espai ombrejat que proporcionen els panells fa que les plantes s'estenguin, buscant la llum solar. A les proves, la fulla ombrejada agrivoltaica era gairebé el doble de la mida de la fulla a l'aire lliure.

En climes secs com el que envolta la Biosfera 2, sovint hi pot haver massa llum i calor perquè les plantes creixin correctament. L'ombra del panell ajuda a crear millors condicions per a les plantes. El mateix passa amb les plaques solars, que produeixen menys energia a altes temperatures. Una instal·lació solar convencional pot eliminar tota la vegetació de sota, la qual cosa, en grans matrius solars, provoca un efecte estudiat d'una illa de calor.

L'excés d'energia solar que no es converteix en electricitat pot sortir de la zona de dues maneres: ja sigui com a calor latent o calor sensible. La calor sensible és el tipus que podem sentir i el tipus que és perjudicial per a la producció solar fotovoltaica. La calor latent és l'energia que absorbeix l'aigua propera i s'evapora en vapor. En afegir cultius a sota en un clima sec, esteu afegint més absorció de calor latent, eliminant la pressió de calor dels panells i augmentant la producció i el cicle de vida.

Els agricultors de clima sec també poden gaudir de treballar amb l'agrovoltaica. Les dades preliminars del centre suggereixen que les temperatures de la pell són uns 20 graus Fahrenheit més baixes que les de l'agricultura a l'aire lliure.

Projecte InSPIRE

El Laboratori Nacional d'Energies Renovables (NREL) està explorant moltes possibilitats per als agrovoltiacs, com ara col·locar bestiar boví o ovella, conreus, plantes autòctones favorables als pol·linitzadors o rehabilitació del sòl i altres serveis ecosistèmics a la mateixa parcel·la que els panells solars actius.

El principal projecte de recerca de NREL sobre agrovoltaica s'anomena Innovative Solar Practices Integrated with Rural Economies and Ecosystems (InSPIRE). El projecte InSPIRE va desenvolupar una calculadora financera per quantificar els beneficis de la pràctica. També va desenvolupar una llista de bones pràctiques per a aquells interessats a entrar en el camp. A més, InSPIRE fa un seguiment de tots els llocs agrovoltaics actius als EUA, que es poden trobar aquí.

"A través del nostre treball, que abasta diverses regions, configuracions i activitats agrícoles, hem vist tants resultats inicials prometedors", va dir Jordan Macknick, analista principal d'energia, aigua i terra de NREL i investigador principal del projecte InSPIRE. "Ara, el nostre repte és esbrinar com ampliar i replicar aquests èxits".

NREL també va desenvolupar un conjunt de cinc principis bàsics per a l'èxit en l'agrovoltaica, anomenats cinc C:

Condicions climàtiques, sòls i ambientals: les condicions ambientals d'una ubicació han de ser adequades tant per a la generació solar com per als cultius o la coberta del sòl desitjats.

Configuracions, tecnologies solars i dissenys: l'elecció de la tecnologia solar, el disseny del lloc i altres infraestructures poden afectar tot, des de la quantitat de llum que arriba als panells solars fins a si un tractor, si és necessari, pot conduir per sota dels panells. "Aquesta infraestructura estarà a terra durant els propers 25 anys, de manera que l'heu de fer bé per al vostre ús previst. Determinarà si el projecte té èxit", va dir James McCall, investigador de NREL que treballa a InSPIRE.

Selecció de cultius i mètodes de cultiu, dissenys de llavors i vegetació i enfocaments de gestió: els projectes agrovoltaics haurien de seleccionar cultius o cobertures del sòl que prosperin sota panells en el seu clima local i que siguin rendibles als mercats locals.

Compatibilitat i flexibilitat: l'agrovoltaica s'ha de dissenyar per adaptar-se a les necessitats competitives dels propietaris solars, operadors solars i agricultors o propietaris de terres per permetre activitats agrícoles eficients.

Col·laboració i associacions: perquè qualsevol projecte tingui èxit, la comunicació i la comprensió entre grups són crucials.

InSPIRE representa l'esforç d'investigació agrovoltaica més gran, més llarg i més complet del món, que abasta 28 emplaçaments d'11 estats dels EUA, Puerto Rico i el Districte de Columbia. Alguns d'aquests llocs impliquen investigació directa, alguns impliquen disseny i consideració de la investigació, i alguns impliquen consulta i assessorament permanent dels socis.

"Una cosa que InSPIRE ha fet molt bé és crear una comunitat de persones que pensen de manera diferent sobre el disseny i la gestió de l'energia solar fotovoltaica. Universalment, després d'una conferència auditiva d'InSPIRE, científics i professionals de la indústria comparteixen els seus resultats, hi ha una gran energia i optimisme per al repte. i l'oportunitat que tenim per davant", va dir Rob Davis de Connexus Energy, la cooperativa elèctrica més gran del Midwest.