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 可持续农业光伏项目不断涌现 

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Food water solar energy split image Oregon State University
图片由俄勒冈州立大学农业科学学院提供

极端天气事件正成为新常态。干旱和热浪使土壤干裂、植物受胁迫,并以惊人的速度耗尽水资源。收成歉收,产量下降,成本上升。

对于农民而言,气候变化对农作物、产量和利润的影响已成为日常现实。与此同时,全球生活在“食物沙漠”中的人们面临的饥饿威胁日益加剧。

以下是一些值得深思的数据:

  • 全球85%的水资源用于灌溉
  • 全球三分之一的温室气体来自农业
  • 目前世界人口为75亿,预计到2050年将达到90亿
  • 为养活这一人口,全球粮食产量必须翻倍!

如今的农业从业者面临着前所未有的压力——因为所有人的目光和生计都寄托在他们身上。未来看似黯淡,但在这条农业隧道的尽头,仍有一线曙光:

农业光伏

世界各地的大学和实验站一直在研究这种共生、可持续的农业方法如何成为农民和社区解决全球粮食、水和能源问题的答案。

什么是农业光伏 farming?

在这种情况下,“遮阴”是件好事。

农业光伏(Agrivoltaics)、双重利用农业(Dual-Use Farming)、农业太阳能(AgriSolar)、共址(Co-Location)、农业光电子(Agrophotovoltaics)、农业光伏(Agri-PV)——它有许多名称,“agri”(田地)“voltaic”(电力)农业通过在正在使用的农业用地或传粉者栖息地上方安装太阳能电池板,将农业与太阳能生产结合起来。通常,电池板被架高,以便农民可以在其下方继续种植粮食或放牧牲畜。由此产生的共生关系带来三重好处。

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Researchers discuss agrivoltaics at University of Massachusetts Amherst farm study
研究人员在马萨诸塞大学阿默斯特分校讨论农业光伏系统
(图片由马萨诸塞大学阿默斯特分校提供)

农业光伏系统的好处

减少用水量

你知道吗?有些作物/植物可能会接受过多的阳光?这最终会导致一些植物实际上……“出汗”!在没有遮阴的农田中,这意味着植物会流失水分,需要更多的灌溉来保持水分和凉爽。农作物上方的太阳能电池板提供遮阴和蒸发屏障,从而保留土壤湿度,与无遮阴植物相比,可将需水量减少高达90%。这有助于抵消干旱和极端高温条件,节约水资源并降低成本。

太阳能生产带来的收入和能源使用抵消

农业光伏意味着农民可以在同一块土地上通过太阳能发电和作物生产获得收入。你可以用自己产生的能源抵消农场的能源消耗,甚至用电池储存起来供以后使用。此外,你还可以通过太阳能租赁或购电协议将多余的能源卖回电网。

提高作物健康和产量

精心设计的农业光伏系统可以优化光照,促进植物更好地生长。生菜、番茄、黄瓜和辣椒等作物受益于部分遮阴,通常能带来更高的产量。太阳能电池板系统创造的微气候不仅延长了西兰花和羽衣甘蓝等耐寒作物的生长季节,还有助于改善使植物受胁迫并更容易受到病虫害侵袭的条件。

减少用水量、节约能源、提高作物产量。

这是一个三赢局面!

而且……还有额外好处!一些植物为太阳能电池板本身提供 reciprocal 冷却效果,从而提高电池板的能源生产、效率和运行。

 

农业光伏研究不断发展

随着这种双重用途农业实践的前景日益广阔,过去几年中涌现出许多农业光伏研究和倡议。

  • 美国农业部启动了SCAPES计划(可持续农业与光伏电力系统共址计划),以教育和支持农民及社区
  • 俄勒冈州立大学启动了一个大型农业光伏农场项目,使用可活动的太阳能电池板
  • 伊利诺伊大学正与大田作物农民合作,向他们宣传双重用途太阳能的盈利能力
  • 美国国家可再生能源实验室(NREL)管理的美国能源部InSPIRE计划目前在全国拥有22个项目站点,研究人员、农民和行业合作伙伴齐聚一堂,以改善太阳能、农业和原生景观的相互效益
  • 欧洲已经举办了第二届农业光伏峰会

因此,可以想象当……时我们有多激动

就在我们的“后院”,马萨诸塞大学阿默斯特分校的Sam Corcoran博士选择了HOBOnet无线传感器网络来支持她团队的农业光伏研究。

Corcoran正在使用HOBOnet监测全州农业光伏研究站点的微气候。她说,无线传感器是一个巨大的优势,因为没有电线妨碍,随时可以收集数据,而不会干扰农业作业。此外,她的团队建造的安装支架在需要时可以暂时移除。

每个系统的核心组件是一个HOBO MicroRX监测站。Corcoran表示,该系统的吸引力在于能够将分布在每个农业光伏站点的多达50个传感器连接到强大的亚GHz mesh网络,该网络将数据无线传输(最远2000英尺)回中央站。然后,中央站将数据推送到云端,提供对所有传感器数据的即时访问,从而简化了查看和分析不同太阳能电池板下多个位置的数据的过程。

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HOBO Data Logger Sensors in field

马萨诸塞大学的团队正在使用HOBOnet系统跟踪可活动、移动太阳能阵列下蔓越莓、干草和蔬菜的生长条件。他们正在观察温度、土壤湿度、相对湿度、蒸散量和光照等变量的差异,并观察这些条件如何随时间影响作物产量和性能。

Corcoran的团队使用HOBOlink云软件全天候访问数据,甚至可以接收可配置的文本/电子邮件警报,以在特定条件出现时发出信号。

我们将在未来的博客中向您介绍Corcoran博士的研究成果。

亲自向Corcoran博士了解更多信息!

观看她的HOBO思想领袖网络研讨会:农业光伏中的微气候监测

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