Alcune idee emergono durante la notte, mentre altre sono radicate più lentamente, aspettando le giuste condizioni per prosperare.
Agrovoltaics è un sistema di pannelli solari e colture alimentari che coesistono sullo stesso pezzo di terra, che appartiene alla seconda categoria. Adolf Gotzberg Adolf Goetzberger, fondatore dell'Istituto Fraunhofer per i sistemi solari, e Amin Zastro (Armin Zastrow) pioniere di questo concetto nel 1981. All'epoca, l'energia fotovoltaica era costosa e i computer erano raramente visti. Così hanno studiato le equazioni per i sistemi a doppio uso sul calcolatore di tasca programmabile e pubblicato un documento chiamato Kartoffeln unterm Kollektor (la patata sotto il pannello)-Adolf Gotzberg più tardi ha sottolineato che questa era una ragione molto facile da accettare,
Perché le patate crescono meglio in un po' di ombra. 35 anni dopo, il mondo sembra pronto per le loro idee. Dal 2010, il prezzo dei pannelli solari è crollato di oltre il 50%-molti agricoltori trovano più redditizio per coltivare colture sotto enormi array solari. Per ogni agricoltore, questo cambiamento è di importanza economica.
Ma ha gradualmente costruito un gioco che potrebbe minare la sicurezza alimentare globale. Agrovoltaics è una via d'uscita dai guai. Cioè, se può soddisfare l'appetito vorace del mondo per il cibo e l'energia. C'è una domanda fondamentale: gli agricoltori possono ottenere la stessa produzione alimentare sotto i pannelli solari?
Un numero crescente di studi hanno dimostrato che possono. Troppe ombre possono ferire le colture, danni troppo poco all'elettricità.
La spaziatura corretta tra i pannelli solari e l'inclinazione della matrice sono fondamentali per ottenere la giusta combinazione di potenza e produzione di colture. Nel 2010, Christian Dupraz e i suoi colleghi dell'Istituto nazionale di agraria in Francia hanno istituito la prima fattoria di ricerca agricola nei pressi di Montpellier. Hanno piantato due colture in luce solare sufficiente, mentre l'altro stava usando un array di densità standard fotovoltaico-una batteria che ha generato la maggior parte dell'elettricità.
Le colture terza stagione crescono sotto un array di mezza densità, che permette più luce per passare attraverso i pannelli solari. Alla fine delle tre stagioni di crescita, le colture piantate sotto pannelli a piena densità hanno perso quasi il 50% della loro produttività. Questo non è particolarmente sorprendente.
Vale la pena notare che le piante sotto la piastra a mezza densità sono come prolifico e ancor più che le piante sotto il sole pieno. Per esempio, il ricercatore Hélènemarrou spiega che la lattuga si adatta alla luce bassa aumentando la dimensione dell'anta. Ha anche scritto in una carta 2013 che in un mondo più caldo, l'approvvigionamento idrico potrebbe essere in breve fornitura, e le piante ombreggiate sotto pannelli solari potrebbe ridurre la domanda di acqua. "Abbiamo dimostrato in questo esperimento che l'uso del PvP (sistemi fotovoltaici) per coprire le colture vegetali irrigate può salvare il 14% al 29% dell'acqua di evaporazione, a seconda del livello di ombra prodotta e della coltivazione delle colture.
' Troppo ombreggiatura può danneggiare le colture, danni troppo poco per la produzione di energia elettrica.
La spaziatura corretta tra i pannelli solari e l'inclinazione della matrice sono fondamentali per ottenere la giusta combinazione di potenza e produzione di colture. Sulla base dei risultati della ricerca francese, i ricercatori tedeschi dell'Istituto Fraunhofer-Adolf Gotzberg (Adolf Goetzberger) hanno iniziato a discutere della fattibilità delle operazioni agricole su larga scala. Su un terzo ettari di terreno coltivabile nei pressi del Lago di Costanza, in Germania, hanno installato 720 pannelli solari su due lati-il che significa che potrebbe catturare la luce da sopra e sotto.
In Francia, tuttavia, i loro montaggi del pannello sono alti dalla terra, permettendo la maggior parte della luce del giorno di raggiungere le colture e di spostare le grandi attrezzature agricole sotto l'allineamento. Nel settembre 2016, i ricercatori hanno collegato l'impianto di prova solare alla griglia e piantato grano invernale, sedano, patate e trifoglio sotto l'array.
Dopo il primo anno, la produzione totale di cibo e di energia elettrica era 60% superiore al cibo e l'elettricità raccolto ogni due metri quadrati. Rispetto al trifoglio che cresce al sole, il trifoglio è il migliore, e la produttività scende di soli circa il 5%. Le rese di patate, frumento e sedano sono state ridotte di circa il 19% rispetto ai lotti di prova senza pannelli solari. Benedikt Klotz, un assistente dell'allievo all'Istituto del Fraunhofer, ha spiegato:' la generazione generale di alimentazione va ben oltre le perdite agricole.
' Questi pannelli forniscono abbastanza energia per alimentare fino a 62 case all'anno; Klotz ha detto che l'obiettivo è quello di migliorare questo obiettivo in futuro. Il programma di ricerca pilota è durato tre anni. ' In definitiva, vogliamo portare APV (Agrophotovoltaics) nella fase di prontezza del settore della costruzione su larga scala.
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Supponendo che tutta la lattuga sviluppata negli Stati Uniti si trasformi in un sistema fotovoltaico agricolo, potrebbe aumentare l'intera capienza installata del paese da uno-piega. Quanto è grande questo? Questo è un problema recente risolto dal modello Research Institute. Per esempio, Joshua Pearce, un ingegnere presso la Michigan Technical University, si chiedeva cosa sarebbe successo se i pannelli solari sono stati installati in una fattoria d'uva in India. Considerando l'ombra delle uve, lui e i suoi colleghi hanno creato un modello di computer tecno-economico, inserendo i numeri, e ha scoperto che il valore economico delle aziende agricole indiane potrebbe essere aumentata di più di 15 volte volte rispetto all'agricoltura tradizionale-la produzione di uve non ha declinato.
Se questo duplice uso di terra si verifica in India, allora la generazione di energia può essere sufficiente per alimentare 15 milioni persone. Pearce e i suoi colleghi hanno anche studiato la coltivazione della lattuga negli Stati Uniti. Supponendo che tutta la produzione di lattuga negli Stati Uniti è convertito in sistemi agricoli, produzione di energia fotovoltaica può essere aumentata di 40 a 70.000 MW.
