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農(nóng)業(yè)+光伏:太陽能共享成為新趨勢
日期:2022-03-02   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_zhuzelin 打印收藏評(píng)論(0)[訂閱到郵箱]
想象一下,你是一個(gè)農(nóng)民,由于日益緊張的氣候而難以滿足生產(chǎn)需求?;蛘吣闶且粋€(gè)可再生能源的生產(chǎn)者,與劇烈的高溫和天氣作斗爭。隨著氣溫的升高,太陽能電池板變得太熱,無法正常工作,農(nóng)作物需要更多的水,干旱和氣候條件加劇了這些問題。

將太陽能電池板(光伏)基礎(chǔ)設(shè)施和農(nóng)業(yè)這兩個(gè)系統(tǒng)結(jié)合起來,可以創(chuàng)造一種互利的關(guān)系。這種通過在太陽能電池板的陰影下種植作物來將兩者同時(shí)放置的做法被稱為太陽能共享。

01

農(nóng)業(yè)光伏:發(fā)電種植兩不誤


在一個(gè)農(nóng)業(yè)綜合發(fā)電系統(tǒng)中,太陽能板下的環(huán)境在夏天要涼爽得多,而在冬天可以保持溫暖。這不僅降低了夏季灌溉用水的蒸發(fā)速度,而且也意味著植物不會(huì)受到那么大的壓力。在較低干旱脅迫下生長的作物需要更少的水,由于它們不容易在正午因高溫而枯萎,能夠進(jìn)行更長時(shí)間的光合作用,并更有效地生長。

在強(qiáng)光環(huán)境下,植物的葉子往往更小,這是為了適應(yīng)過強(qiáng)的陽光,從而抑制光合作用系統(tǒng)。在低光照環(huán)境下,植物會(huì)長出更大的葉子,以分散吸收陽光的葉綠素,使得把更多的光轉(zhuǎn)化為能量。這是這些作物的關(guān)鍵,因?yàn)檗r(nóng)民收獲的是這些植物的葉子部分。


從水田、田地、牧場到果園,所有農(nóng)田都可以引入太陽能共享,所有作物都可以通過適當(dāng)?shù)恼诠饴屎妄堥T設(shè)計(jì)進(jìn)行生產(chǎn)。在遮光率為48%的環(huán)境下,卷心菜、生菜、紅薯、芋頭、土豆、茄子、姜、大蒜、芥菜等蔬菜的生產(chǎn)和運(yùn)輸成為可能。由于在龍門設(shè)計(jì)階段就將太陽輻射量最大化,因此每一種作物都能保證足夠的產(chǎn)量和質(zhì)量。

太陽能電池板本身也受益于這種協(xié)同環(huán)境。在陽光充足,溫度超過75華氏度(24攝氏度)的地方,太陽能電池板開始表現(xiàn)不佳,因?yàn)樗鼈冏兊锰珶崃?。從農(nóng)作物中蒸發(fā)出來的水份會(huì)產(chǎn)生局部的冷卻作用,從而降低頭頂太陽能板的熱應(yīng)力,提高太陽能板的性能。簡而言之,這是食品、水和能源之間的三贏關(guān)系。

02

日本:太陽能共享助力減排實(shí)現(xiàn)


日本曾宣布:2030 年與2013 年相比,CO 2減排目標(biāo)為負(fù) 46%,2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放(通過從排放中減去吸收量,基本為零),但目前實(shí)施進(jìn)展緩慢。

在提倡節(jié)能的同時(shí),最重要的還是發(fā)電。隨著 FIT(可再生能源固定價(jià)格購買系統(tǒng))的推廣,太陽能發(fā)電的份額在過去 6 至 7 年顯著增加,已經(jīng)躍居可再生能源的頂端,超越了常規(guī)的大型水電,但需要大量土地的太陽能發(fā)電即將面對(duì)新的困境。

如果在沙漠中安裝百萬太陽能或千兆太陽能是沒有問題的,但是在平地很少的日本增加大型太陽能發(fā)電廠的數(shù)量變得越來越困難??撤ド?,建造發(fā)電廠無助于減少CO 2,它還會(huì)導(dǎo)致自然破壞,太陽能發(fā)電很難獲得更多土地。太陽能共享則是一種解決方法。它不是增加廢棄耕地并在那里建造發(fā)電廠,而是一種兩層結(jié)構(gòu)的系統(tǒng),在農(nóng)田上種植農(nóng)作物并在同一塊土地上產(chǎn)生太陽能。

MAFF于2013年發(fā)布了一項(xiàng)關(guān)于太陽能共享的法規(guī),明確了在農(nóng)業(yè)用地上安裝光伏發(fā)電的要求。如果系統(tǒng)滿足多個(gè)條件,則允許臨時(shí)雙重使用農(nóng)田;就是說,光伏系統(tǒng)可以臨時(shí)被移除,優(yōu)先幫農(nóng)作物獲得最佳日照。同時(shí),法規(guī)還規(guī)定農(nóng)戶需要每年報(bào)告一次收割狀況,作物產(chǎn)量應(yīng)保持在安裝光伏系統(tǒng)前產(chǎn)量的80%以上。

估計(jì)在日本460萬公頃的農(nóng)業(yè)用地總面積中,如果300萬公頃用于太陽能共享,就可以覆蓋全年的全部日本的用電量。哪怕日本只有1%的農(nóng)田采用農(nóng)光互補(bǔ)系統(tǒng),就可以實(shí)現(xiàn)約30GW的光伏發(fā)電裝機(jī)容量。


03

中國:“農(nóng)光互補(bǔ)”補(bǔ)齊蔬菜種植短板

工業(yè)光伏發(fā)電和農(nóng)業(yè)大棚種植跨界融合的“農(nóng)光互補(bǔ)”種植模式,不僅提高土地利用率,立體布局一地多用,在農(nóng)業(yè)專家看來,這樣的模式更適合海南夏季高溫多雨的天氣,或?qū)⒀a(bǔ)齊海南夏季蔬菜種植的短板,為海南“蔬菜淡季”供應(yīng)助力。

海南常年蔬菜基地15.5萬畝的規(guī)模中,設(shè)施大棚基地面積僅有1.17萬畝,其它14.33萬畝面積基地均為露天。但露天種植往往是“靠天吃飯”,每年5到10月份由于高溫?zé)岷?、暴雨水淹、臺(tái)風(fēng)等不利條件,海南室外蔬菜種植都會(huì)受到較大影響,導(dǎo)致淡季供應(yīng)不足。

光伏大棚相對(duì)于露天種植和大棚種植,有幾個(gè)獨(dú)有的優(yōu)勢。對(duì)于露天種植,一是光伏大棚解決了臺(tái)風(fēng)、暴雨和高溫等不良天氣的影響,為葉菜提供較為穩(wěn)定的種植環(huán)境,二是光伏發(fā)電項(xiàng)目的坡地具有良好的排水性,避免了淹水等風(fēng)險(xiǎn);相對(duì)于傳統(tǒng)的大棚種植,光伏大棚的改造成本更低,且抗風(fēng)性更強(qiáng),更適合海南的天氣。


海南要實(shí)現(xiàn)蔬菜自給率達(dá)到65%的目標(biāo),全省大約需要4萬畝的設(shè)施大棚做支撐,因此推進(jìn)常年蔬菜基地經(jīng)濟(jì)適用型設(shè)施大棚示范項(xiàng)目,尤其是“農(nóng)光互補(bǔ)”這一模式,將是海南提高全省蔬菜自給率的重要抓手。

目前,光伏基地經(jīng)過科學(xué)的規(guī)劃,已成功探索了“光伏+蔬菜”“光伏+食用菌”“光伏+花卉”等多種模式,下一步還將繼續(xù)探索,科學(xué)豐富蔬菜種植品類,豐富市民菜籃子。 

原標(biāo)題:農(nóng)業(yè)+光伏:太陽能共享成為新趨勢
 
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