Агровольтаїка — на перетині вигідних технологій

За свою 150-річну історію ферма Пола Ноултона в Графтоні, штат Массачусетс, виробляла овочі, молочні продукти і останнім часом сіно. Еволюція використання ферми слідувала за зміною ринків і зміною клімату. Однак нещодавно пан Ноултон додав новий тип товарної культури: сонячну енергію.

Для містера Ноултона, фермера в п’ятому поколінні та нинішнього власника, це було легко. Він уже встановив сонячні батареї, щоб забезпечити електрикою свій будинок і сарай. Коли агент з нерухомості постукав, щоб перевірити, чи не зацікавлений він в оренді невеликої частини своєї землі для комерційної СЕС, «вона посіяла ідею, що я міг би зробити більше», — сказав містер Ноултон.

Пан Ноултон переглянув кілька компаній, але найбільше вразив BlueWave Solar, розробника з Бостона, який зосереджується насамперед на сонячних установках і акумуляторних батареях, що дозволяє надлишкову електроенергію подавати до електромережі. Незабаром на двох невеликих ділянках майже невикористовуваної землі були розміщені низько приземлені панелі, які виробляли електроенергію. Цього року ферма пана Ноултона зробить ще один крок далі: на третій ділянці сонячні батареї будуть ділитися площею з посівами, щоб обидва могли процвітати.

Такий підхід називається агровольтаїкою — набір сільського господарства та сонячних елементів, які перетворюють сонячну енергію в електричну. Технологія, яка також називається сонячною енергією подвійного використання, передбачає регулювання висоти сонячних панелей до 14 футів, а також регулювання відстані між ними для розміщення обладнання, працівників, сільськогосподарських культур та пасовищних тварин. Відстань і кут нахилу панелей дозволяють світлу досягати рослин нижче, а також мають додаткову перевагу, захищаючи ці культури від надзвичайної спеки.

Вироблена електроенергія завантажується в мережу, як правило, через сусідні підстанції. Хоча частина електроенергії може потрапити до приймаючої ферми, проекти розроблені для забезпечення електроенергією для загального користування. І такі сонячні установки є альтернативним джерелом доходу у вигляді виплат власникам землі, таким як містер Ноултон, або зниження орендних платежів для фермерів-орендаторів.

BlueWave зосередилася насамперед на розробці проектів, а потім на продажі їх компаніям, які їх будують і контролюють. Наприклад, проект Grafton на фермі містера Ноултона тепер належить енергетичній компанії AES Corporation, яка розробила, побудувала та керує проектом.

«Агровольтаїка не тільки просуває імператив чистої енергії, але й має вирішальне значення для підтримки працюючих ферм», - сказав Джон ДеВілларс, один із трьох співзасновників BlueWave і голова ради директорів.

Сонячна батарея подвійного використання зацікавила більше десяти років тому, тому що «великі установки посеред нізвідки не вирішують усіх наших енергетичних проблем — транспортування цієї енергії може бути дуже дорогим», — сказав Грег Баррон-Гаффорд, біогеограф і асистент професора Університету Арізони. Ферми в багатьох районах країни знаходяться в приміських зонах, зонах переходу від сільських до міських земель. Їхня близькість до високовикористаних столичних районів робить відкриті сільськогосподарські угіддя особливо придатними для сонячних батарей, але в минулому, без сумісного сільського господарства, таке розміщення може викликати конфлікт щодо того, чи має переважати виробництво їжі чи енергії.

У дослідженні AgriSolar Clearhouse, нової співпраці з метою підключення фермерів та інших землевласників за допомогою агровольтаїчної технології, також було показано, що установки сприяють зростанню, захищаючи культури від підвищення температури та допомагаючи в економії води. У той час як у Сполучених Штатах ця технологія залишається на зародковому стані в порівнянні з країнами Європи, де ця технологія використовується вже більше десяти років, федеральні регулятори, а також науковці та розробники працюють над усуненням цієї невідповідності.

Перші результати є багатообіцяючими, сказав Гаррет Нільсен, виконуючий обов’язки директора Управління технологій сонячної енергії Міністерства енергетики США. «Є проект в Арізоні, де вони помітили триразове збільшення врожайності у рослин, що перебувають під такою системою, і до 50 відсотків зменшення потреби в зрошенні», тому що панелі забезпечують тінь, сказав він. Крім того, рослини під панелями випускають воду в повітря, що охолоджує модулі, створюючи те, що пан Нельсон описав як «симбіотичні відносини між рослинами та панелями».

Перший проект BlueWave, який запрацював, — це ферма площею 10 акрів у Рокпорті, штат Мен, яка зараз належить і керується Navisun, виробником сонячної енергії. Під сонячними панелями, які вироблятимуть 4,2 мегавата електроенергії, висадили дикорослі сорти чорниці; За оцінками, проект вироблятиме 5468 мегават-годин на рік — що еквівалентно кількості електроенергії, необхідної для приблизно 500 американських домогосподарств.

На відміну від Массачусетса, штат Мен не пропонує значних стимулів для використання сонячної енергії, тому витрати були на 10-15 відсотків вищими в порівнянні з подібними проектами, які BlueWave поглинула, сказав пан ДеВілларс. (Ця практика відповідає статусу компанії як так званої B-корпорації , що вимагає відданості соціальним та екологічним цілям.)

Інші гравці чітко бачать потенціал агровольтаїки: 12 травня компанія Axium Infrastructure, компанія з управління інвестиціями, оголосила про придбання BlueWave. Тревор Харді залишиться на посаді головного виконавчого директора, Ерік Грабер-Лопес залишиться президентом, а пан ДеВілларс стане почесним головою.

Пан Харді сказав, що продаж дозволить BlueWave розширитися, щоб вона володіла та керувала, а не тільки розвивала сонячні установки та акумуляторні батареї. Зрештою, за його словами, продаж «ставить нас у більш міцне місце для подвійного використання».

«Фермери працюють на довгостроковій основі», – продовжив він. «Важливо їхати по сільськогосподарських дорогах і сидіти з господарями за їхніми кухонними столами і говорити, що ми розробляємо, володіємо та експлуатуємо установку». І потенціал технології виходить далеко за межі чорниці; сільськогосподарське використання включало виноградники та вирощування креветок.

BlueWave — не єдиний розробник агровольтаїки. За даними Інституту сонячної енергії Фраунгофера ISE , що базується в Німеччині, у 2012 році через ці системи було вироблено п’ять мегават електроенергії; До 2021 року в системах подвійного використання було вироблено 14 гігават електроенергії — приблизно еквівалентно електроенергії, необхідної приблизно для двох мільйонів американських домогосподарств щорічно, за словами представника технологічного офісу Міністерства енергетики. І технологія швидко розвивається; за кілька років після встановлення на фермі містера Ноултона, наприклад, були розроблені регульовані панелі, які можуть рухатися, щоб максимізувати захоплення сонячного світла.

«Бути піонером часто дорого, і часом це дуже складно», – сказав містер Харді, який виріс у південноафриканській фермерській родині. Знайти відповідні місця — де є достатня кількість сонця та близькість до підстанції чи іншої електричної інфраструктури — може бути важко. Протистояння сусідів, особливо там, де панелі видно з інших будинків або навіть з дороги, не є рідкістю.

Справді, BlueWave був одним із кількох відповідачів, названих у позові щодо запропонованого плану агровольтаїки в Нортфілді, штат Массачусетс. Нещодавно суд штату постановив, що сусід має право оскаржувати запропоновану забудову. Один із позивачів, Крістофер Каліновський, сказав, що серед його занепокоєння було те, що його поглядам будуть перешкоджати і що «район втратить сільськогосподарські землі». (Пан Харді відмовився коментувати судовий процес.)

Крім того, деякі відділи некомерційної екологічної організації Audubon висловлювалися про потенційний вплив технології на дику природу. Мішель Меніон, віце-президент з політики та захисту прав людини Mass Audubon, сказала, що, хоча її організація підтримує відновлювані джерела енергії, включаючи сонячну енергію в рамках сільськогосподарських операцій, «ми хочемо максимізувати розміщення наземних сонячних батарей на деяких із наших земель, які є найменш в першу чергу екологічно чутливі».

І є загальні занепокоєння, що навіть із сонячними панелями подвійного призначення рілля може бути втрачена, хоча BlueWave каже, що землю можна повернути до чисто сільськогосподарського використання після закінчення терміну дії сонячної оренди — зазвичай на 20-30 років.

Зрештою, все залежить від смаку врожаю: якщо смак або навіть зовнішній вигляд надто далеко відходять від традиційних продуктів, технологію буде важко продати. Але в ранньому дослідженні дослідники з лабораторії навчання агровольтаїки Biosphere 2 в Університеті Арізони виявили, що дегустатори віддають перевагу картоплі, базиліку та патисонам, вирощеним за допомогою агровольтаїки. Однак квасоля може зайняти деякий час: невелика вибірка дегустаторів віддала перевагу традиційно вирощеній версії.