新技术让农民可同时利用土地种植作物和安装太阳能板——《华尔街日报》

希望在自家土地上安装太阳能电池板的农民，无论是自用还是出售能源，一直面临艰难抉择：将土地用于耕种还是发电。如今，他们越来越能够两者兼顾。

研究人员表示，这种"农业光伏"概念——在安装太阳能电池板的同一片土地上种植作物——不仅能释放有限的农田实现多重利用，还将助力实现美国《2022年通胀削减法案》设定的减排目标。

传统上，在土地上安装太阳能电池板的农民会将发电区域与耕作区域分开。但随着农用土地日益稀缺且价值飙升，这种做法正变得不再具有吸引力。美国农业部数据显示，自20世纪50年代以来，美国农田面积已缩减近25%，目前土地售价创下历史新高。

研究公司惠誉解决方案数据显示，截至2020年底，农业光伏仅占全球太阳能总装机容量的极小部分，约2.9吉瓦。据美国能源部预计，到2030年该容量将增长至逾10吉瓦（相当于3000多台风力涡轮机），但在全球太阳能容量中仍微不足道。太阳能产业协会统计显示，目前全球太阳能总装机容量仅略超1000吉瓦。

“这是一个新兴领域，“太阳能与储能行业协会执行董事戴维·加尔表示。

科罗拉多州的杰克太阳能农场在其太阳能电池板下方种植了约20种水果、蔬菜和香草。照片：杰夫·戈德堡### 阴凉处生长

农业光伏的概念很简单：离地6至18英尺高的太阳能电池板为下方作物创造了微气候。与传统农田相比，阴影帮助土地保持更多水分，并保护作物免受夏季最强烈阳光的伤害。虽然并非所有作物都适合这种设置，但有些作物在其中茁壮成长。

位于科罗拉多州朗蒙特的杰克太阳能农场是美国最大的农业光伏农场，直流容量为1.2兆瓦，分布在4英亩土地上。农场不仅出售电力，还在7月至10月的首个半生长季收获了超过8000磅的土豆、番茄和羽衣甘蓝等蔬菜。

“对于一个小型农场来说，这已经相当不错了，“农场主人拜伦·科米内克说。

在和平队和美国国际开发署工作一段时间后，科米内克先生开始着手将他祖父的干草和苜蓿农场改造成农业光伏农场。2017年，他开始与当地官员合作修改法规，以便安装3200块太阳能电池板。该项目于2020年夏季建成，并于同年11月1日开始发电。

科米内克先生表示，他为该项目贷款200万美元。但通过太阳能电池阵列发电销售带来的现金流，他计划在未来15年内还清债务。

“从财务角度看，太阳能阵列的收益比传统干草种植高得多，”他说。

该项目还验证了在太阳能电池板阴影下种植特定作物的可行性。杰克太阳能农场种植了约20种不同的水果、蔬菜和草本植物，由当地非营利组织管理，这些作物要么捐赠给食品银行，要么在农贸市场出售。

更大的挑战

从农作物中获得可观的收入流是该技术面临的下一项挑战。研究人员正在研究农业光伏技术是否可以扩大规模，以支持玉米和大豆等主要行播作物的商业化生产。例如，普渡大学的研究人员正在测试各种农业光伏配置，希望为每种行播作物找到最佳设置。该大学已经测试了四个玉米生长季和两个大豆生长季的农业光伏模型。

“在商品化农业系统中实现这一目标是一个更大的挑战，”参与该项目的普渡大学植物育种和遗传学教授米切尔·图因斯特拉表示。

该大学的研究项目使用可升降的太阳能板，通过调节阳光照射量来适应下方作物的生长。校方表示，测试作物的产量通常比未安装光伏系统时低8%至10%。

“我们正在努力消除这一差距，”同样参与该项目的普渡大学化学工程教授拉克什·阿格拉瓦尔说。他估计，该项目还需要三到四年的时间来解决产量问题并完成研究任务，其中包括学习如何降低高架阵列的成本，使农民能够负担得起。

探索如何扩大农业光伏农场规模的尝试不仅限于大田作物。在西班牙，能源供应商Iberdrola推出了名为"Winesolar"的项目，旨在确定葡萄园中太阳能板的最佳布局以促进葡萄生长。这项于9月宣布的项目预计装机容量为40千瓦，所发电量将全部供安装太阳能板的González Byass和Grupo Emperador酒庄使用。

但此类项目面临的阻力远不止技术挑战。西班牙农村地区对太阳能项目存在强烈反对声音，而欧洲其他地区对此类项目的审批也往往进展缓慢。因此农业光伏在欧洲大陆的发展速度仍有待观察。

马尔泰先生是《华尔街日报》驻纽约记者，联系方式：[email protected]。