新研究建议,将太阳能电池板与农业混合

  太阳能不仅与农业兼容 - 它实际上也是有益的。

  

新研究建议,将太阳能电池板与农业混合

 

  图片来自维基百科。

  据奇趣统计了解到:世界上最紧迫的两个挑战是确保全球人口的粮食安全和可再生能源。乍一看,似乎两者并不能很好地融合在一起。以太阳能电池板为例:它们利用太阳能发电 - 这与植物光合作用所需的能量相同。那么两者怎么能一起工作呢?根据一项新的研究,由于太阳能过多,这可能是可能的。

  依赖太阳能共享的Agrivoltaics认为太阳能电池板和农作物可以很好地协同工作。这个想法最近引起了很多关注和兴趣,但很少有研究监测相关食品,能源和水系统的所有方面。

  “那么您更喜欢哪种土地用途 - 食品或能源生产?这一挑战恰逢人类与环境之间的联系,而这正是地理学家们所瞩目的地方!“格雷格·巴伦 - 加夫福德说,他是地理与发展学院的副教授,也是今天在” 自然 - 可持续发展“杂志上发表的论文的第一作者。 。“我们开始问,'为什么不在同一个地方生产?' 从那以后,我们一直在太阳能电池板的树荫下种植西红柿,辣椒,甜菜,羽衣甘蓝和草药等作物。“

  为了解决这个问题,Barron-Gafford领导的团队致力于生物圈2 - 位于亚利桑那州甲骨文的美国地球系统科学研究设施。生物圈2最初的目的是展示封闭生态系统的可行性,以支持和维持外层空间的人类生命,但它已成为与地球科学有关的研究和推广中心。

  生物圈2也位于美国西南部 - 一个因炎热干燥的天气而闻名的地区。水是稀缺商品,由于气候变暖,情况只会变得更糟。没有其他研究评估过agrivoltaics在这样的环境中的可行性,所以它是一个很好的起点。研究人员说,第一个问题是位置问题。

  “我们中的许多人都想要更多的可再生能源,但你把所有这些面板放在哪里?随着太阳能装置的增长,它们往往会出现在城市的边缘,而这在历史上我们已经在种植我们的食物,“Barron-Gafford说,他也是Biosphere 2的研究员。

  该研究的重点是辣椒,墨西哥胡椒和樱桃番茄植物 - 区域植物。夏季有三个地块:一个有太阳能电池板,一个有农作物,一个有两个。在整个研究过程中,研究人员使用安装在表面上方的传感器持续监测入射光水平,温度和湿度。他们还测量了5厘米深的地下温度和湿度。太阳能电池板安装在3米高处 - 比平常高一点。

  这个想法不仅仅是太阳能电池板和农作物可以共存,而是它们实际上可以互相帮助。在炎热的亚利桑那州太阳下,太阳能电池板提供的遮阳降低了表面温度,减少了蒸发,这有助于作物。同样,这些工厂将有助于保持面板稍微冷却,这实际上有助于产生更多电力(因为太阳能电池板效率随着高温而下降)。

  白天平均气温平均低1°C,但过夜温度也保持在0.5°C左右。同时,由于植物在其下生长,太阳能电池板的温度下降了9°C。这相当于夏季效率提高3%,全年提高1%。

  至于植物,结果非常显着。

  “我们发现许多粮食作物在太阳能电池板的阴影下做得更好,因为它们不受阳光直射,”Baron-Gafford说。“事实上,在农业光伏系统中,光伏电池板的总产量是产量的三倍,番茄产量是其两倍!”

  然而,并非所有植物都能获得同等效益,Jalapeños在面板下的二氧化碳排放量减少了11%,这表明他们错过了额外的阳光。然而,太阳能电池板下的墨西哥玉米作物产量与没有太阳能电池板的作物一样多,但由于蒸腾减少,它们的用水量减少了65%。

  樱桃番茄的二氧化碳吸收量增加了65%,水分利用效率提高了65%,同时生产的西红柿数量增加了一倍。

  其他物种仍需要更多的研究,但这项研究非常令人鼓舞。它不仅展示了太阳能和植物可以相互帮助,还可能为可持续农业综合设施开辟道路。除了进一步的研究,该团队已经在努力将这些装置添加到多所学校。他总结道,如果我们想要实现社会的可持续变革,让人们对社区中发生的事情更感兴趣是一个重要的动力。

  研究作者之一摩西汤普森博士说:“吸引我参与这项工作的是当K-12学习者的参与是重要的,并且研​​究存在于他们的社区时,会发生什么。” “动态的这种转变创造了那些有能力应对气候变化等重大挑战的学生。”


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