Massachusetts fører anlægget inden for solcelleanlæg med dobbelt anvendelse, hvilket gør det muligt at dyrke nogle afgrøder og græsdyr, mens de genererer ren energi.

Solpanelerne på markerne ved University of Massachusetts Crop Research and Education Center ligner ikke, hvad de fleste af os er kommet til at forvente. I stedet for at jage tæt på jorden, er de monteret syv fod fra jorden, med rigelig plads til landmænd eller køer at vandre nedenunder. Paneler er adskilt af to- og tre-fods mellemrum, i stedet for at klynge sig tæt sammen. Lys strømmer gennem disse rum, og nedenunder erstatter rækker af bladgrønt grønkål og rosenkål den typiske bare jord eller græs.

Dette usædvanlige arrangement er et af de første eksempler på en solcelleinstallation med dobbelt anvendelse - nogle gange kaldet agrivoltaics. Det er et solcelleanlæg, der er hævet langt nok fra jorden og placeret på en sådan måde, at nogle afgrøder stadig kan vokse omkring og under panelerne. Målet er at hjælpe landmænd med at diversificere deres indkomst gennem vedvarende energiproduktion, samtidig med at jorden holdes i landbruget og reducere drivhusgasemissionerne.

"Dette ville virke som en fantastisk ting - du kommer til at dyrke landbrug og bruge præcis den samme plads til at generere penge fra solenergiproduktion," sagde Brad Mitchell, vicedirektør for Massachusetts Farm Bureau Federation. "Men det er stadig i de tidlige stadier."

Ideen om at producere solenergi og dyrke afgrøder på samme jord har eksisteret i et stykke tid. Isolerede demonstrations- og forskningsinstallationer er på plads eller planlagt i Arizona, Japanog Fransk vin. I de senere år er konceptet dog blevet mere attraktivt, da prisen på solcellepaneler er styrtdykket, interessen for vedvarende energi er steget, og det økonomiske pres på små landmænd er vokset. Og fordi solcelleanlæg ofte fortrænger landbruget, hvilket forårsager spændinger mellem de to arealanvendelser, bliver agrivoltaics set som en potentiel win-win.

Massachusetts er forrest i fremstødet. Staten er ambitiøs mål for vedvarende energi— de nuværende mål kræver 3,600 megawatt vind- og solkapacitet inden udgangen af ​​2020, hvilket er en fordobling statens nuværende output på 1,800 megawatt – har skabt en bølge af interesse for at udvikle solcelleprojekter, men statens høje befolkningstæthed betyder, at tilgængelig jord er knap.

Desuden hævder mange lokale fødevarefortalere, at en utilstrækkelig del af den mad, der indtages i Massachusetts, dyrkes der. Den korte vækstsæson sammen med høje omkostninger til arbejdskraft og jord kan gøre landbrug i Massachusetts til et økonomisk usikkert forslag. Nogle fortalere siger, at solcelleanlæg med dobbelt anvendelse har potentialet til at lette en række af disse problemer på én gang.

Traditionelt, når solcelleudviklere henvender sig til landbrugsjord til deres projekter, udlejes eller sælges ejendommen til bygherren, muldjorden fjernes, og panelerne monteres på betonfoder indlejret i jorden. Mens skiftet øger produktionen af ​​vedvarende energi, svækker det den lokale fødevareforsyning. Nogle amter er endda begyndt at forbyde storstilede solenergianlæg på landbrugsejendomme som en måde at bevare jorden på.

Udviklinger med dobbelt anvendelse er særligt velegnet til Massachusetts' behov, og staten griber muligheden. UMass-installationen, et partnerskab mellem det private solcellefirma Hyperion Systems og universitetet, er hjemsted for et unikt forskningsprojekt, der sigter på at beregne præcist, hvordan forskellige afgrøder klarer sig, når de dyrkes under hævede paneler. Og statens nye solenergi-incitamentsprogram, kendt som Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), tilbyder ekstra kompensation for projekter med dobbelt anvendelse.

"Så vidt vi ved, er der ingen andre steder, der gør det, vi laver," sagde Michael Lehan, rådgiver for Hyperion Systems.

Agrivoltaics' oprindelseshistorie

Historien om projekter med dobbelt anvendelse i Massachusetts stammer fra 2008, hvor byggefirmaets ejer Dave Marley installerede et solcelleanlæg på taget af sit hovedkvarter i Amherst og hurtigt besluttede, at han ville generere endnu mere energi. Da han begyndte at overveje landbrugsjord som et sted, blev Marley fast besluttet på at finde en måde at undgå at afbryde jordens landbrugsbrug.

"Han blev ved med at understrege, 'Jeg vil holde landet i live og godt. Jeg ønsker ikke at dække over jorden," sagde Gerald Palano, koordinator for vedvarende energi for Massachusetts Department of Agricultural Resources.

I 2009 forbandt Marley sig med forskere ved UMass, og i 2010 blev hans vision til virkelighed med konstruktionen af ​​et 70 paneler på en forskningsfarm i South Deerfield, Massachusetts. Året efter dannede Marley Hyperion Solar for at forfølge denne nye tilgang til vedvarende energi. Marley døde i 2013, og hans søn James har overtaget forretningen.

I dag forbliver den dual-use installation, som Dave Marley forestillede sig, på plads og fremmer hans mål. De nederste ender af panelerne er hævet syv fod fra jorden og stiger til 15 fod i luften. De er placeret langt nok fra hinanden til at tillade sollys at passere igennem til feltet nedenfor og kan flyttes vandret for at justere mellemrummet. Panelerne er understøttet af lodrette stænger indlejret 10 fod i jorden. Der anvendes ikke beton, så skaderne på jorden er begrænsede og fuldstændig reversible.

"Det, landmændene virkelig bekymrer sig om, er jorden," sagde Lehan. "Og der er minimal jordforstyrrelse."

Siden arrayet kom online i 2011, har Stephen Herbert, professor i agronomi ved UMass, studeret panelernes indflydelse på afgrødevækst. Hans resultater har været opmuntrende.

Da han dyrkede græs og andre foderplanter til at støtte græssende køer, gav jorden under panelerne mere end 90 procent så meget volumen som jord, der fik direkte sol. For oksekøds- eller mælkeproducenter er agrivoltaiske arrays en "no-brainer", sagde Hebert, mellem bidder af en frisk rosenkål, han plukkede fra en stilk under et panel.

Kan Agrivoltaics arbejde?

Tidlige resultater tyder på, at når de dyrkes under panelerne, kan grøntsager som peberfrugt, broccoli og mangold producere omkring 60 procent af det volumen, de ville i fuld sol. Samtidig tilbyder et system med dobbelt anvendelse omkring halvdelen af ​​elproduktionskapaciteten pr. hektar af en konventionel installation, og omkostningerne er højere.

Men mens disse systemer tilbyder mindre energiproduktion og lavere afgrødeproduktivitet end solpaneler eller landbrug alene, betaler kombinationen sig generelt set.

"Absolut," sagde Lehan, Palano og James Marley, næsten i kor.

Hyperion vurderer, at dets dual-use installationer betaler sig selv på omkring otte år under gennemsnitlige forhold. Statlige og føderale tilskud kan forkorte denne tidslinje.

For at hjælpe med at fremskynde vedtagelsen af ​​denne nye tilgang sætter Massachusetts nogle penge på spil. I november lancerede staten SMART-programmet, som betaler solcelleejere en fast basistakst for hver kilowatt-time energi, de genererer. Det beløb, de tjener, trækkes derefter fra prisen på den elektricitet, de trækker fra nettet, når panelerne ikke producerer nok strøm. Hvis en ejer producerer mere energi, end de bruger, kan de anvende disse kreditter på fremtidige regninger.

Basispriser for disse solcelleanlæg spænder fra 15 cent til 39 cent per kilowatt-time, afhængigt af størrelsen og placeringen af ​​udviklingen. Projekter, der kombinerer solpaneler med landbrug tjener 6 cents ekstra per kilowatt-time. Rent praktisk betyder det, at et 1-megawatt-system på landbrugsjord med solpaneler i faste positioner, som kunne producere omkring 1.2 millioner kilowatt-timer energi på et år, ville tjene en ekstra $72,000 mod en elregning.

I de første seks uger af SMART har fem ansøgninger foreslået projekter med dobbelt anvendelse, og yderligere to har indsendt anmodninger om forhåndsbestemmelse, et tidligere trin i processen. Flere udviklere har spurgt om potentielle udviklinger, sagde Palano. De foreslåede projekter spænder fra 249 kilowatt til 1.6 megawatt.

"Vi tror, ​​at interessen er der fra store udviklere og andre, men konceptet er nyt, så de har brug for at investere mere tid for bedre at forstå," sagde han. "Vi er glade for at se interessen indtil videre."

Ikke alle landbrugsområder vil nyde godt af agrovoltaik. De ekstra omkostninger og indsats giver måske ikke mening i en region, der allerede har masser af åbent, ikke-landbrugsareal til for eksempel at være vært for solcelleanlæg.

Et solcelleanlæg med dobbelt anvendelse i Massachusetts.

På steder som Massachusetts sagde Palano imidlertid, at teknologien kun vil blive bedre og mere nyttig. Han ser allerede interesse for paneler, der bevæger sig for at følge solen, hvilket maksimerer deres energiproduktion. Han forventer også stigende interesse for opbevaring, i det væsentlige store batterier, der kan samle strøm og gemme det til brug, når solen ikke skinner. Fremtiden kan endda omfatte gennemskinnelige paneler, der ville slippe mere lys igennem til planter, der vokser nedenfor, tilføjede han.

"Vi siger, 'lad os se, om vi kan få det her til det næste niveau'," sagde Palano. "Vi ser frem til innovationen."

Denne artikel blev oprindeligt vist på Borgerlige spiser

Om forfatteren

Sarah Shemkus er freelancereporter og redaktør, der skriver om forretning, teknologi, mad og de steder, hvor de alle mødes. Hendes arbejde som dukkede op i The Boston Globe, The Guardian, Slate og andre fine publikationer. Hendes passioner omfatter landmændsmarkeder, havet, data, skarp cheddarost, mysterieromaner, National Public Radio, punktlighed, rejser og ordentlig grammatik. Følg Sarah på Twitter @shemkus.

Øverste foto: Tomater, der vokser under solpaneler ved University of Massachusetts. (Alle billeder udlånt af Hyperion Systems.)

Relaterede bøger

at InnerSelf Market og Amazon