تقود ولاية ماساشوسيتس الشحنة في المنشآت الشمسية ذات الاستخدام المزدوج ، مما يجعل من الممكن زراعة بعض المحاصيل والحيوانات المرعى أثناء توليد الطاقة النظيفة.
لا تبدو الألواح الشمسية الموجودة في حقول جامعة ماساتشوستس لأبحاث المحاصيل والتعليم مركزًا كما توقع معظمنا. فبدلاً من التواجد بالقرب من الأرض ، يتم تركيبها على بعد سبعة أقدام من الأرض ، مع مساحة واسعة للمزارعين أو الأبقار للتجول تحتها. يتم الفصل بين اللوحات من خلال فجوات ثنائية وثلاثة أقدام ، بدلاً من التجميع معاً بإحكام. تدفقات الضوء من خلال هذه الفراغات ، وتحت صفوف من اللفت الورقية وبراعم بروكسل تحل محل الأرض أو العشب العادي.
هذا الترتيب غير المعتاد هو أحد الأمثلة الأولى على التركيبات الشمسية ذات الاستخدام المزدوج - والتي يطلق عليها أحيانًا "agrivoltaics". إنها مجموعة فوتوفلطية يتم رفعها بعيدا عن الأرض وتباعدت بطريقة تجعل بعض المحاصيل لا تزال تنمو وتحت الألواح. والهدف هو مساعدة المزارعين على تنويع دخلهم من خلال توليد الطاقة المتجددة ، مع الحفاظ على الأراضي في الاستخدام الزراعي والحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.
وقال براد ميتشل ، نائب المدير التنفيذي لقطاع الطاقة الشمسية: "سيبدو ذلك شيئاً عظيماً ، حيث ستقوم بتوظيف واستخدام نفس المساحة الدقيقة لتوليد الأموال من إنتاج الطاقة الشمسية". ماساتشوستس مزرعة مكتب الاتحاد. "لكنه لا يزال في المراحل المبكرة."
كانت فكرة إنتاج الطاقة الشمسية والمحاصيل المتزايدة على الأرض نفسها موجودة منذ فترة. توجد مظاهرات معزولة ومنشآت بحثية في مكانها أو مخطط لها أريزونا, اليابانو فرنسا. لكن في السنوات الأخيرة ، أصبح هذا المفهوم أكثر جاذبية ، حيث انخفض سعر الألواح الكهروضوئية ، وارتفع الاهتمام بالطاقة المتجددة ، وتزايدت الضغوط المالية على صغار المزارعين. ولأن المصفوفات الشمسية غالباً ما تحل محل الزراعة ، مما يسبب التوتر بين استخدام الأرض ، ينظر إلى agrivoltaics على أنها احتمال الفوز.
ماساتشوستس هي في طليعة الدفع. الدولة طموحة أهداف الطاقة المتجددة- الأهداف الحالية تستدعي طاقة 3,600 ميجاوات من طاقة الرياح والطاقة الشمسية بنهاية 2020 ، مضاعفة الانتاج الحالي للولاية من 1,800 ميغاواط - قد خلق موجة من الاهتمام في تطوير مشاريع الطاقة الشمسية ، ولكن الكثافة السكانية المرتفعة في الولاية تعني أن الأرض المتاحة نادرة.
علاوة على ذلك ، يجادل العديد من المدافعين عن الغذاء المحليين بأن هناك قسماً غير كافٍ من الطعام المستهلك في ماساتشوستس. يمكن لموسم النمو القصير جنباً إلى جنب مع ارتفاع تكاليف العمالة والأراضي أن يجعل الزراعة في ولاية ماساشوسيتس مقترحاً مالياً غير مستقر. يقول بعض المناصرين إن المنشآت الشمسية ذات الاستخدام المزدوج لديها القدرة على تخفيف عدد من هذه المشاكل دفعة واحدة.
تقليديا ، عندما يتحول مطورو الطاقة الشمسية إلى أراضي زراعية لمشاريعهم ، يتم تأجير أو بيع العقار للمطور ، ويتم تجريد التربة السطحية ، ويتم تثبيت الألواح على أعمدة خرسانية مدمجة في الأرض. في حين أن التحول يعزز توليد الطاقة المتجددة ، فإنه يضعف الإمدادات الغذائية المحلية. بعض محافظات حتى بدأت في حظر التطورات الشمسية على نطاق واسع على الممتلكات الزراعية كوسيلة للحفاظ على الأرض.
تتناسب التطورات ذات الاستخدام المزدوج بشكل خاص مع احتياجات ماساتشوستس ، والدولة تغتنم الفرصة. إن تركيب UMass ، وهو شراكة بين شركة Hyperion Systems الشمسية الخاصة والجامعة ، يعد موطناً لمشروع بحث فريد يهدف إلى حساب بالضبط كيفية أداء مختلف المحاصيل عند نشوئها تحت الألواح المرتفعة. ويقدم برنامج الحوافز الشمسية الجديد في الولاية ، والمعروف باسم Solar Massachusetts Renewable Target (SMART) ، تعويضات إضافية للمشاريع ذات الاستخدام المزدوج.
قال مايكل ليهان ، مستشار شركة هايبريون سيستمز: "حسب معرفتنا ، لا يوجد مكان آخر يقوم بما نقوم به".
Agrivoltaics "قصة المنشأ
قصة المشاريع ذات الاستخدام المزدوج في ماساتشوستس تعود إلى 2008 ، عندما قام مالك شركة البناء ديف مارلي بتركيب مجموعة شمسية على سطح مقره في أمهيرست وقررت بسرعة أنه يريد توليد المزيد من الطاقة. وبينما بدأ يفكر في الأراضي الزراعية كموقع ، صمم مارلي على إيجاد طريقة لتجنب مقاطعة الاستخدام الزراعي للأرض.
"ظل يؤكد" أريد أن أبقي الأرض على قيد الحياة وبصحة جيدة. وقال جيرالد بالانو ، منسق الطاقة المتجددة في إدارة الموارد الزراعية في ماساشوسيتس: "لا أريد التستر على الأرض".
في 2009 ، تم توصيل Marley بالباحثين في UMass وفي 2010 ، أصبحت رؤيته حقيقة مع إنشاء صفيف 70 في مزرعة بحث في ساوث ديرفيلد بولاية ماساتشوستس. في العام التالي ، شكلت مارلي Hyperion Solar لمتابعة هذا النهج الجديد للطاقة المتجددة. توفي مارلي في 2013 ، وتولى ابنه جيمس العمل.
واليوم ، لا يزال التركيب المزدوج الاستخدام الذي تصوره ديف مارلي قائمًا ، مما أدى إلى تقدم أهدافه. يتم رفع الأطراف السفلية من الألواح على بعد سبعة أقدام من الأرض وترتفع إلى 15 أقدام في الهواء. إنها متباعدة بعيدا بما يكفي للسماح لضوء الشمس بالمرور إلى الحقل أدناه ويمكن تحويلها أفقيا لتعديل الفجوة. يتم دعم الألواح بواسطة أعمدة رأسية مدمجة بقدم 10 في الأرض. يتم استخدام أي الخرسانة ، لذلك الضرر على التربة محدودة وعكسها تماما.
قال ليهان: "ما يهتم به المزارعون حقا هو الأرض". "وهناك حد أدنى من اضطراب التربة".
منذ أن أصبحت المجموعة على الإنترنت في 2011 ، كان ستيفن هيربرت ، أستاذ الهندسة الزراعية في جامعة UMass ، يدرس تأثير الألواح على نمو المحاصيل. كانت نتائجه مشجعة.
عندما كان يزرع العشب ونباتات الأعلاف الأخرى لدعم الأبقار الرعوية ، أسفرت الأرض تحت الألواح عن أكثر من 90 في المئة من حجم الأرض التي تلقت أشعة الشمس المباشرة. بالنسبة إلى مزارعي اللحم البقري أو الألبان ، فإن المصفوفات الغريبة هي "لا تفكير" ، كما قال هيبيرت ، بين لدغات من برعم بروكسل الجديد الذي انتزعه من ساق تحت لوحة.
يمكن Agrivoltaics العمل؟
تشير النتائج الأولية إلى أنه ، عند نموها تحت الألواح ، يمكن للخضار مثل الفلفل ، والقرنبيط ، والشوربة السويسرية إنتاج حوالي 60 في المئة من الحجم الذي يمكن أن يكون في الشمس بالكامل. وفي الوقت نفسه ، يوفر نظام الاستخدام المزدوج حوالي نصف سعة توليد الطاقة لكل فدان من التركيب التقليدي ، وتكون التكاليف أعلى.
ومع ذلك ، في حين أن هذه الأنظمة توفر توليد طاقة أقل وإنتاجية محاصيل أقل من الألواح الشمسية أو الزراعة وحدها ، فإن المزيج يؤتي ثماره بشكل عام.
"على الاطلاق" ، وقال لهان ، بالانو ، وجيمس مارلي ، تقريبا في انسجام تام.
وتقدر هايبريون أن منشآتها ذات الاستخدام المزدوج تدفع ثمنها في غضون ثماني سنوات ، في ظل ظروف متوسطة. يمكن المنح الحكومية والفدرالية تقصير هذا الجدول الزمني.
للمساعدة في تسريع تبني هذا النهج الجديد ، تضع ماساتشوستس بعض الأموال على المحك. في نوفمبر ، أطلقت الولاية برنامج SMART ، الذي يدفع لمالكي الطاقة الشمسية معدلًا ثابتًا لكل كيلوواط ساعة من الطاقة التي يولدونها. ثم يتم خصم المبلغ الذي يحصلون عليه من تكلفة الكهرباء التي يجلبونها من الشبكة عندما لا تنتج اللوحات ما يكفي من الطاقة. إذا كان المالك ينتج طاقة أكثر مما يستخدم ، فيمكنه تطبيق تلك الأرصدة على الفواتير المستقبلية.
تتراوح الأسعار الأساسية لهذه التركيبات الشمسية من سنت 15 إلى 39 سنت لكل كيلوواط ساعي ، اعتمادًا على حجم وموقع التطوير. المشاريع التي تجمع بين الألواح الشمسية مع الزراعة تكسب سنتًا 6 إضافيًا لكل كيلوواط ساعي. من الناحية العملية ، فإن هذا يعني أن نظام 1-megawatt على الأراضي الزراعية ، مع الألواح الشمسية في مواقع ثابتة والتي يمكن أن تنتج حول 1.2 مليون كيلوواط / ساعة من الطاقة في السنة ، سيكسب مبلغ 72,000 إضافيًا مقابل فاتورة الكهرباء.
في الأسابيع الستة الأولى من SMART ، قدمت خمسة مشاريع مقترحة للاستخدام المزدوج ، وقدمت اثنان آخران طلبات سابقة التحديد ، وهي خطوة سابقة في هذه العملية. وقال بالانو إن العديد من المطورين استفسروا عن التطورات المحتملة. تتراوح المشروعات المقترحة من كيلووات 249 إلى 1.6 ميجاوات.
وقال: "نعتقد أن مستوى الاهتمام موجود لدى المطورين الكبار وغيرهم ، لكن المفهوم جديد ، لذا فهم بحاجة إلى المزيد من الوقت لفهم أفضل". "نحن سعداء لرؤية الاهتمام حتى الآن."
لن تستفيد كل منطقة زراعية من agrivoltaics. قد لا تكون التكاليف والجهد الإضافي منطقيًا في منطقة لديها بالفعل الكثير من المساحات المفتوحة غير الزراعية لاستضافة المصفوفات الشمسية ، على سبيل المثال.
مجموعة الطاقة الشمسية ذات الاستخدام المزدوج في ولاية ماساشوستس.
ولكن في بعض الأماكن مثل ماساتشوستس ، قال بالانو إن التكنولوجيا سوف تصبح أفضل وأكثر فائدة. لقد رأى بالفعل الاهتمام بالألواح التي تتحرك لمتابعة الشمس ، مما يزيد من توليد الطاقة. ويتوقع أيضًا زيادة الاهتمام بالتخزين ، وهي بطاريات كبيرة بشكل أساسي يمكنها جمع الطاقة وحفظها للاستخدام عندما تكون الشمس غير مشرقة. وأضاف أن المستقبل ربما يتضمن لوحات شفافة تسمح لمزيد من الضوء بنمو النباتات في الأسفل.
"نحن نقول ،" دعونا نرى ما إذا كنا نستطيع الوصول إلى المستوى التالي ، "قال بالانو. "نحن نتطلع إلى الابتكار."
ظهر هذا المقال أصلا على يأكل المدني
نبذة عن الكاتب
سارة شيمكوس هي مراسلة ومحررة مستقلة تكتب عن الأعمال والتكنولوجيا والطعام والأماكن التي يلتقون فيها جميعًا. عملها كما ظهرت في في بوسطن غلوب, The Guardian والأردواز وغيرها من المنشورات الدقيقة. وتشمل شغفها أسواق المزارعين والمحيط والبيانات والجبن الشيدر الحاد والروايات الغامضة والإذاعة العامة الوطنية والالتزام بالمواعيد والسفر والقواعد الصحيحة. اتبع سارة على التغريد @ شموكوس.
أعلى الصورة: الطماطم تنمو تحت الألواح الشمسية في جامعة ماساتشوستس. (جميع الصور مجاملة من أنظمة هايبريون.)
كُتبٌ ذاتُ صِلَةٍ
at سوق InnerSelf و Amazon
