Massachusetts leder laddningen i tvåanvända solinstallationer, vilket gör det möjligt att odla några grödor och betesdjur samtidigt som man producerar ren energi.

Solpanelerna i fälten vid University of Massachusetts Crop Research and Education Center ser inte ut som vad de flesta av oss har kommit att förvänta oss. Istället för att jaga nära jorden, är de monterade sju meter från marken, med gott om utrymme för att bönder eller kor ska vandra under. Paneler separeras av två- och trefotiga luckor, i stället för att klustra tätt ihop. Ljus strömmar genom dessa utrymmen och, under, rader av lövskala och bröstspirar ersätter den typiska, nakna jorden eller gräset.

Detta ovanliga arrangemang är ett av de första exemplen på en dubbelt användande solinstallation - ibland kallad agrivoltaics. Det är en fotovoltaisk matris som är uppvuxen tillräckligt långt från marken och åtskilda på ett sådant sätt att vissa grödor fortfarande kan växa runt och under panelerna. Målet är att hjälpa bönderna att diversifiera sin inkomst genom förnybar energi, samtidigt som man håller mark i jordbruket och minskar utsläppen av växthusgaser.

"Det här verkar som en bra sak - du kommer till bondgård och använder samma exakta utrymme för att generera pengar från solproduktion", säger Brad Mitchell, vice verkställande direktör för Massachusetts Farm Bureau Federation. "Men det är fortfarande i de tidiga stadierna."

Tanken att producera solenergi och växande grödor på samma mark har funnits en stund. Isolerade demonstrations- och forskningsinstallationer finns på plats eller planeras i Arizona, Japanoch Frankrike. Under de senaste åren har konceptet dock blivit mer attraktivt, eftersom priset på solcellspaneler har sjunkit, intresset för förnybar energi har ökat och det ekonomiska trycket på småbönder har ökat. Och eftersom solskivor ofta förskjuter jordbruket, vilket orsakar spänning mellan de två markanvändningarna, ses agrivoltaics som en potentiell vinn-vinn.

Massachusetts är i framkant av push. Statens ambitiösa mål för förnybar energi-Current mål kräver 3,600 megawatt av vind- och solkapacitet vid slutet av 2020, fördubbling statens nuvarande produktion av 1,800 megawattar - har skapat en ökning av intresse för att utveckla solprojekt, men statens höga befolkningstäthet innebär att tillgängligt mark är knappt.

Dessutom hävdar många lokala matförespråkare att en otillräcklig del av maten som konsumeras i Massachusetts odlas där. Den korta växtperioden tillsammans med höga kostnader för arbetskraft och mark kan göra jordbruket i Massachusetts ett ekonomiskt osäkert proposition. Vissa förespråkar säger att tvåanvända solinstallationer har potential att lätta ett antal av dessa problem på en gång.

Traditionellt, när solutvecklare vänder sig till jordbruksmark för sina projekt, är fastigheten uthyrd eller såld till utvecklaren, markytan är avskalad och panelerna är monterade på betongfodrar inbäddade i landet. Medan skiftet ökar förnybar energi generation, försvagar den lokala matförsörjningen. Några län har till och med börjat förbjuda storskalig solutveckling på jordbruksfastigheter som ett sätt att bevara marken.

Utveckling med dubbla användningsområden är särskilt lämpad för Massachusetts behov, och staten utnyttjar möjligheten. UMass-installationen, ett samarbete mellan det privata solbolaget Hyperion Systems och universitetet, är hem för ett unikt forskningsprojekt som syftar till att beräkna exakt hur olika grödor kostar när de odlas under upphöjda paneler. Och statens nya solinsentivprogram, som kallas Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), erbjuder extra kompensation för projekt med dubbla användningsområden.

"Vi vet att ingen annan plats gör vad vi gör", säger Michael Lehan, en rådgivare till Hyperion Systems.

Agrivoltaics 'Origin Story

Historien om dual-use-projekt i Massachusetts daterar till 2008, då byggherreägaren Dave Marley installerade en soluppställning på taket på sitt huvudkontor i Amherst och bestämde sig snabbt att han ville skapa ännu mer energi. När han började betrakta jordbruksmark som en plats blev Marley fast besluten att hitta ett sätt att undvika att störa jordens jordbruk.

"Han fortsatte att betona," Jag vill hålla landet levande och bra. Jag vill inte täcka upp marken, "säger Gerald Palano, förnybar energi koordinator för Massachusetts Department of Agricultural Resources.

I 2009 blev Marley ansluten till forskare vid UMass och i 2010 hans vision en verklighet med byggandet av en 70-paneldel på en forskningsgård i South Deerfield, Massachusetts. Det följande året bildade Marley Hyperion Solar för att driva den nya metoden för förnybar energi. Marley dog ​​i 2013, och hans son James har tagit över verksamheten.

Idag förblir den dubbla användningsinstallationen Dave Marley förbliven på plats, och utvecklar hans mål. Panelenas nedre ändar lyfts upp sju meter från marken och stiger till 15-fötter i luften. De är placerade tillräckligt långt från varandra för att låta solljus passera till fältet nedan och kan flyttas horisontellt för att justera klyftan. Panelerna stöds av vertikala poler inbäddade 10-fötter i marken. Ingen betong används, så skadan på jorden är begränsad och helt reversibel.

"Vilka bönder bryr sig verkligen om landet," sade Lehan. "Och det finns minsta jordförstöring."

Sedan matrisen kom online i 2011, har Stephen Herbert, agronomis professor vid UMass, studerat panelernas inverkan på växttillväxten. Hans resultat har varit uppmuntrande.

När han odlade gräs och andra foderväxter för att stödja betande kor, gav marken under panelerna mer än 90 procent lika mycket volym som land som fick direkt sol. För biff- eller mjölkbönder är agrivoltaiska arrays en "no-brainer", sade Hebert, mellan biter av en ny spridning från Bryssel som han plockade från en stjälk under en panel.

Kan agrivoltaics fungera?

Tidiga resultat tyder på att grönsaker som peppar, broccoli och schweizisk chard kan producera om 60-procenten av volymen i full sol när de odlas under panelerna. Samtidigt erbjuder ett system med dubbla användningsområden ungefär hälften av kraftproduktionskapaciteten per hektar av en konventionell installation, och kostnaderna är högre.

Men medan dessa system erbjuder mindre energiproduktion och lägre grödproduktivitet än solpaneler eller jordbruk ensam, betalar kombinationen i allmänhet sig.

"Absolut," Lehan, Palano och James Marley sa nästan i samförstånd.

Hyperion uppskattar att sina anläggningar med dubbla användningsområden betalar för sig själva i cirka åtta år, under genomsnittliga förhållanden. Statliga och federala bidrag kan förkorta den tidslinjen.

För att hjälpa till att påskynda antagandet av detta nya tillvägagångssätt, sätter Massachusetts pengar på linjen. I november lanserade staten SMART-programmet, vilket betalar solägare en fast basränta för varje kilowatt-timme energi de genererar. Mängden de tjänar dras sedan av från kostnaden för den el som de drar från nätet när panelerna inte producerar tillräckligt mycket ström. Om en ägare producerar mer energi än de använder kan de tillämpa dessa krediter på framtida räkningar.

Baspriserna för dessa solinstallationer varierar från 15 cent till 39 cent per kilowatt-timme, beroende på storlek och plats för utvecklingen. Projekt som kombinerar solpaneler med jordbruk tjänar extra 6 cent per kilowatt-timme. I praktiken betyder det att ett 1-megawattsystem på jordbruksmark med solpaneler i fasta positioner som kan producera runt 1.2 miljoner kilowatt-timmar energi om ett år skulle tjäna extra $ 72,000 mot en elräkning.

Under de första sex veckorna av SMART föreslog fem ansökningar med dubbla användningsområden och ytterligare två har lämnat in förbeställningsansökningar, ett tidigare steg i processen. Flera fler utvecklare har frågat om möjlig utveckling, sa Palano. De föreslagna projekten sträcker sig från 249 kilowatt till 1.6 megawatt.

"Vi tycker att intressen är från stora utvecklare och andra, men konceptet är nytt, så de behöver investera mer tid för att bättre förstå," sa han. "Vi är glada att se intresset hittills."

Inte alla jordbruksområden kommer att dra nytta av agrivoltaics. De extra kostnaderna och insatserna kan inte vara meningsfulla i en region som till exempel har gott om öppet, icke-jordbruksutrymme som värd för soluppsättningar.

En dual-use sol array i Massachusetts.

På platser som Massachusetts menade Palano att tekniken bara kommer att bli bättre och mer användbar. Han ser redan intresse för paneler som flyttar för att följa solen, maximera sin energiproduktion. Han förväntar sig också ett ökat intresse för lagring, i huvudsak stora batterier som kan samla ström och spara den för användning när solen inte lyser. Framtiden kan till och med innehålla genomskinliga paneler som skulle låta mer ljusa till växter som växer under, tillade han.

"Vi säger," låt oss se om vi kan få det till nästa nivå ", säger Palano. "Vi ser fram emot innovationen."

Denna artikel publicerades ursprungligen på Civil Eats

Om författaren

Sarah Shemkus är frilansreporter och redaktör som skriver om företag, teknik, mat och de platser där de alla möts. Hennes arbete som framträdde i Boston Globe, The Guardian, Skiffer och andra fina publikationer. Hennes lust inkluderar jordbrukarnas marknader, havet, data, skarp cheddarost, mysterieromaner, National Public Radio, punktlighet, resor och korrekt grammatik. Följ Sarah på Twitter @ shemkus.

Toppfoto: Tomater som växer under solpaneler vid University of Massachusetts. (Alla bilder med tillstånd av Hyperion Systems.)

relaterade böcker

at InnerSelf Market och Amazon