位于科羅拉多州朗蒙特的杰克太陽能花園是一個(gè)1.2兆瓦，五英畝的社區(qū)太陽能發(fā)電場，是美國最大的農(nóng)業(yè)光伏研究項(xiàng)目。

我們能否將太陽能和作物種植結(jié)合起來，使兩者都受益？它被稱為農(nóng)業(yè)光伏 - 如果做得好，它可能會流行起來。

拜登總統(tǒng)設(shè)定了一個(gè)目標(biāo)，即到2030年將美國溫室氣體污染至少減少一半（從2005年的水平），到2035年實(shí)現(xiàn)電力部門的凈零排放。如果該國要實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)，太陽能將不得不發(fā)揮重要作用。

根據(jù)美國能源部最新的太陽能期貨研究，到下一個(gè)十年中期，太陽能很可能為我們提供多達(dá)40%的電力。但這種充滿希望的情況帶來了一個(gè)難題。將太陽能擴(kuò)大到這種程度需要大量的光伏電池板，這反過來又會占用大量土地。我們?nèi)绾卧诓粡母旧细淖兙坝^的物理特性和功能的情況下安裝它們？擴(kuò)大規(guī)模是否意味著為能源蔓延做出貢獻(xiàn)？

也許不是。

最近，農(nóng)業(yè)光伏領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)，探索在不犧牲農(nóng)田耕地的耕地性的情況下將太陽能電池陣列納入農(nóng)田的方法，有效地允許土地所有者同時(shí)種植作物和和諧地產(chǎn)生清潔能源。研究表明，在光伏顯示器下種植作物實(shí)際上可以產(chǎn)生一系列獨(dú)特的農(nóng)業(yè)和環(huán)境效益。例如，由于面板提供的陰影，土壤可以保留更多的水，這意味著它需要更少的灌溉。面板還可以幫助保護(hù)作物免受冰雹，大風(fēng)和嚴(yán)重寒冷和炎熱的影響，使它們不那么容易受到極端天氣事件的影響。甚至有證據(jù)表明，某些作物實(shí)際上在太陽能電池板的保護(hù)下生長得更好，更強(qiáng)壯，更長，特別是在更熱，更干旱的生長環(huán)境中。隨著世界上已經(jīng)炎熱和陽光明媚的地區(qū)變得更加炎熱和陽光明媚，其影響是巨大的 - 對氣候，作物和農(nóng)民本身。

農(nóng)民的年收入可能是不可預(yù)測的。但是，通過將土地出租給太陽能開發(fā)商，農(nóng)民可以在好年景時(shí)期把額外的錢放在口袋里，在好年景時(shí)期給自己一個(gè)急需的經(jīng)濟(jì)保障。與此同時(shí)，隨著對可再生能源的需求持續(xù)飆升，太陽能開發(fā)商同樣有強(qiáng)烈的動機(jī)去尋找土地所有者愿意出租給他們的盡可能多的開闊、陽光普照的農(nóng)田或牧場，包括可能不再用于種植農(nóng)作物的英畝。從本質(zhì)上講，這是農(nóng)業(yè)光伏公司旨在解決的問題。

杰克太陽能花園的拜倫·科米內(nèi)克（Byron Kominek）為農(nóng)場的開創(chuàng)性活動做準(zhǔn)備，參觀者參觀了農(nóng)場，了解了農(nóng)業(yè)光伏，并參加了各種與農(nóng)場相關(guān)的活動。

維爾納·斯洛庫姆/NREL， 64441

農(nóng)業(yè)光伏在行動

當(dāng)拜倫·科米內(nèi)克（Byron Kominek）第一次與科羅拉多州博爾德縣的官員接觸時(shí)，關(guān)于在2018年在他的小型家庭農(nóng)場上放置光伏顯示器的想法時(shí)，當(dāng)他們最初對他的要求猶豫不決時(shí)，他感到驚訝。該縣積極追求清潔能源，博爾德市甚至承諾到2030年從可再生能源中獲得100%的電力。不過，科米內(nèi)克說，他們的'環(huán)境保護(hù)心態(tài)'意味著'他們試圖盡可能多地保護(hù)農(nóng)田和開放空間，因?yàn)樗麄儾幌Ｍ袞|西都變成帶狀購物中心。

盡管他們可能很進(jìn)步，但官員們認(rèn)為與太陽能相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施要求與維護(hù)農(nóng)業(yè)空間的完整性不相容。但是，一旦博爾德縣更仔細(xì)地分析了其清潔能源預(yù)測，情況發(fā)生了變化。'他們匯總了屋頂太陽能產(chǎn)生的所有電力，發(fā)現(xiàn)它甚至無法提供該縣消耗的所有電力，'Kominek說。

在最終獲得安裝太陽能的綠燈后，Kominek正忙于在面板和種植之間找到適當(dāng)?shù)钠胶?，?dāng)他第一次從一位在附近Golden的國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室工作的朋友那里聽說農(nóng)業(yè)光伏時(shí)。他立即被這個(gè)想法所吸引?，F(xiàn)在，三年后，杰克的太陽能花園 - 以Kominek的祖父命名，他首先擁有并耕種這片土地 - 在農(nóng)場24英畝土地的六分之一上擁有3，200多個(gè)光伏板，提供1.2兆瓦的電力，足以為近300個(gè)家庭供電。

但更令人印象深刻的是這些面板下發(fā)生的事情。在2021年的生長季節(jié)，杰克的太陽能花園生產(chǎn)了超過8，600磅的有機(jī)蔬菜，所有這些蔬菜都生長在光伏發(fā)電的涼爽，部分遮蔭的'遮陽篷'下。在撰寫本文時(shí)，Kominek的合資企業(yè)是該國最大的商業(yè)活躍的農(nóng)業(yè)光伏項(xiàng)目。太陽能花園作為社區(qū)農(nóng)場，教育中心和實(shí)驗(yàn)室等同一部分發(fā)揮作用：一個(gè)可以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，可以觀察效果并記錄數(shù)據(jù)的地方......就在被用一點(diǎn)大蒜注入的橄欖油炒之前，并熱切地吞噬。（在Kominek的面板下種植的食物由Sprout City Farms收獲并分發(fā)給社區(qū)，Sprout City Farms是一家總部位于丹佛的非營利組織，旨在促進(jìn)糧食系統(tǒng)彈性和可持續(xù)城市農(nóng)業(yè)。

日本所澤市農(nóng)業(yè)農(nóng)場的太陽能電池板

讀賣新聞通過AP Images

太陽能正在綻放

農(nóng)業(yè)光伏，也被稱為'兩用太陽能'，在許多歐洲和亞洲國家已經(jīng)廣為人知，最著名的是日本，那里有近2，000個(gè)農(nóng)業(yè)光伏裝置目前產(chǎn)生超過200兆瓦的電力 - 足以為32，000多個(gè)家庭供電 - 并為120多種作物提供掩護(hù)。在這個(gè)農(nóng)業(yè)用地相對稀缺的人口稠密的國家，隨著農(nóng)民、清潔能源倡導(dǎo)者和官員更多地了解其好處，兩用太陽能正在迅速擴(kuò)張。

在美國，農(nóng)業(yè)光伏發(fā)電也在進(jìn)步，盡管速度較慢。美國農(nóng)田信托基金會（American Farmland Trust）的東北太陽能專家伊?！靥兀‥than Winter）倡導(dǎo)通過可持續(xù)農(nóng)業(yè)實(shí)踐來保護(hù)農(nóng)業(yè)用地和生計(jì)，他對兩用太陽能的前景持樂觀態(tài)度。'它有可能讓農(nóng)民繼續(xù)耕種，甚至帶來新的農(nóng)民，'他說，'并穩(wěn)定土地基礎(chǔ)，否則可能會用于更永久的發(fā)展形式。

Winter補(bǔ)充說，通過稍微調(diào)整一下面板下的作物公式，土地所有者也在學(xué)習(xí)如何從農(nóng)業(yè)光伏提供的其他生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)中受益。例如，引入對傳粉媒介友好的植物可以為蜜蜂和蝴蝶等有益昆蟲創(chuàng)造棲息地。種植原生植被可以通過減少侵蝕來改善土壤健康。'如果做得好，它實(shí)際上可能是一種建造土壤的方法，'溫特說。'有一個(gè)有趣的再生角度。

令人著迷的是，研究表明，農(nóng)業(yè)光伏的好處是雙向的——將植物放在太陽能電池板下面實(shí)際上可以提高太陽能電池板的性能，而不僅僅是植物。由于極端高溫會對光伏電池的效率產(chǎn)生負(fù)面影響，因此當(dāng)周圍的空間較冷時(shí)，它們往往會產(chǎn)生更多的能量。在面板下放置豐富的植被會導(dǎo)致地面陰影和濕度的增加，這反過來又導(dǎo)致更冷的光伏電池和更高的能量產(chǎn)量。最近的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，下面有植被的面板比放置在礫石上的面板產(chǎn)生的能量多10%。

在杰克的太陽能花園收獲豆子，這是丹佛非營利組織Sprout City Farms分發(fā)的眾多農(nóng)產(chǎn)品之一，旨在促進(jìn)糧食系統(tǒng)彈性和可持續(xù)城市農(nóng)業(yè)

維爾納·斯洛庫姆/NREL， 65605

關(guān)注您的生態(tài)系統(tǒng)

Kominek和Winter很快指出，農(nóng)業(yè)光伏不是銀彈。它的好處雖然是真實(shí)的，但卻是特定于區(qū)域和植物的。它不會在任何地方都起作用，對于各種植被。'你必須考慮你正在種植什么，以及光的要求是什么，'溫特說。'草莓不同于玉米，玉米不同于干草，干草不同于羽衣甘藍(lán)。Kominek的經(jīng)歷激勵他成立了一個(gè)致力于兩用太陽能研究和教育的非營利組織科羅拉多州農(nóng)業(yè)光伏學(xué)習(xí)中心，他強(qiáng)調(diào)特定農(nóng)田的氣候是一個(gè)重要因素。'你可能不會在緬因州看到和在田納西州看到的事情一樣的事情發(fā)生，你也不會看到在田納西州發(fā)生的事情，就像你在新墨西哥州看到的那樣，'他說。

它們還強(qiáng)調(diào)需要針對希望追求兩用的農(nóng)民的激勵措施和市場機(jī)制。溫特指出，美國能源部和農(nóng)業(yè)部最近都在農(nóng)業(yè)光伏研究方面進(jìn)行了大量投資，他認(rèn)為這是一個(gè)有希望的跡象，表明某種大規(guī)模的聯(lián)邦援助可能即將到來。他引用了能源部贊助的許多不同的貸款計(jì)劃，設(shè)想了一套標(biāo)準(zhǔn)- 如果土地所有者滿足這些標(biāo)準(zhǔn) - 將使他們有資格獲得兩用項(xiàng)目的優(yōu)惠融資，從而緩解了重要的前期進(jìn)入壁壘。'這將向私營部門發(fā)出一個(gè)非常明確的信號，即我們可以降低成本和資本。

與此同時(shí)，像Kominek這樣的小型獨(dú)立農(nóng)民可能會繼續(xù)傳播這個(gè)詞并提供概念證明。'我認(rèn)為嘗試做一些不僅僅是標(biāo)準(zhǔn)的事情總是更好地 - 嘗試做不僅對我的家人而且對社區(qū)更好的事情，'他說。他的農(nóng)場是一個(gè)光輝的榜樣。 編譯 陳講運(yùn)