美国农田出现大规模太阳能发电

据美国成功农业媒体报道，美国农田出现大规模太阳能发电。有两位“农业梦想家”相信，农业光伏有望为许多北美农民和牧场主带来高利润的收成。

约书亚·皮尔斯 (Joshua Pearce) 和伊森·温特 (Ethan Winter) 负责了解影响并鼓励在农田大规模使用太阳能发电。农业光伏是一个相对较新的术语，它将耕作方式和太阳能电池板结合在同一块土地上。

安装的太阳能电池板可以提供常年的电能收获，直接馈入电网。双重土地使用的租赁付款可以抵消极端天气、收成变化和大宗商品价格下跌带来的日益增加的价格压力。

整个欧洲以及日本和中国都有完善的计划。 “农业光伏已成为法国、德国和意大利等耕地稀缺国家能源计划的正式支柱，”温特解释道。

现在是北美的追赶时间

在这里，老式的第一代太阳能发电场正在增加，但仍然很少。成群的羊在一些项目上吃草。这种情况开始改变。 Pearce 和 Winter 预测美国和加拿大将安装太阳能跟踪技术：跟踪太阳的太阳能电池板，改善生长条件，同时将能源产量提高 20% 或更多。  

机会领域

皮尔斯称北美农业光伏发电是“一个灌篮”的机会。 “美国百分之几的农业用地就可以为整个国家提供电力，”他断言。

Pearce 于 2021 年从密歇根理工大学来到加拿大，是一名学术工程师，以太阳能、开源技术开发、3D 打印和纳米技术方面的工作而闻名。他是西安大略大学汤普森工程领导力和创新中心信息技术和创新部门的主席。

皮尔斯在他最新的研究论文中指出，加拿大只要 1% 的农田就可以满足加拿大四分之一到三分之一的电能需求。

皮尔斯写道：“农业光伏可以成为可持续发电的主要贡献者，并使加拿大有能力使发电行业实现净零/温室气体排放。”  

“如果方法得当，你就能提高农作物的产量，”他在接受采访时说道。 “你确实获得了更多的食物，并且获得了太阳能的额外收入。 [这就是]为什么农业光伏发电在全世界疯狂增长。”

据 Allied Analytics 预测，到 2031 年，农业光伏市场将达到 93 亿美元的规模，在此期间复合年增长率为 10.1%，而一年前为 36 亿美元。

然而，建立太阳能发电场很复杂，需要公共政策、能源公司、教育和租赁。 “对于北美，我们需要弄清楚财务和政策，”皮尔斯说。

皮尔斯说，最大的挑战是制定协议，让人们习惯这个想法。 “普通的太阳能发电场都有围栏；任何人都不允许进去，”他指出。 “在农业中，您信任农民在非常昂贵的成排[太阳能电池板]之间进行[种植和收获]，这些太阳能电池板必须持续 25 年。”

为了表明有多种方法可以使农业光伏发电盈利，皮尔斯向他的 125 名 MBA 学生发起挑战，要求他们提议在艾伯塔省农田上进行有利可图的农业光伏开发。他报告说，每个学生都找到了一些方法来做到这一点。

“他们种植了各种不同种类的作物、各种不同种类的[太阳能]阵列、与农民的各种不同种类的交易以及不同类型的合同，”他说。

但是，皮尔斯承认，这项新技术超出了既定农业实践的范围。追随太阳的长排太阳能电池板，与小麦甚至玉米混合在一起，到 2024 年才会发芽。他说需要大量的教育。 “如果你询问 100 名农民，少数人会听说过[农业光伏]，”他说。 “在这一切发生之前，我们还有很长的路要走。”

智能太阳能计划

伊森·温特 (Ethan Winter) 居住在纽约州哈德逊河谷上游，是美国农田信托基金 (AFT) 的全国智能太阳能总监。这家总部位于华盛顿的非营利组织成立于 1980 年，致力于保护农田和牧场，促进保护实践，并通过健全的、以农民为中心的公共政策倡导农场的生存能力。此外，从新英格兰到加利福尼亚州的 AFT 区域计划推进了太阳能农业综合方法的政策、研究和行业合作。

AFT 于 2021 年聘请 Winter 来构建其智能太阳能项目 (farmland.org/solar)。该计划于 2023 年扩大，增加了区域太阳能专家以及能源和农业光伏方面的内部专家。温特说，今年一月，美国农业部和能源部首次主办了为期三天的全国会议，听取了农民、太阳能开发商和其他利益相关者的意见，表达了他们对农业光伏对农田潜在影响的兴趣。

Winter 表示，AFT 已正式为联邦、州和地方政府制定了一套更新的政策建议，以在 2023 年推进智能太阳能原则。他们的原则包括： 伊森·温特 (Ethan Winter) 约书亚·皮尔斯 (Joshua Pearce) 约书亚·皮尔斯 (Joshua Pearce)

优先开发建筑物的太阳能，对于传统太阳能，优先开发不太适合农业的土地。

制定政策和做法，保护农业用地的土壤健康。

种植农业光伏以维持太阳能电池板下方和/或太阳能电池板行之间的农业生产。

促进公平和农场生存能力，确保农民成为向可再生能源过渡的全面合作伙伴。

Winter 表示，为了管理州级农业光伏项目，AFT 正在开始确定和整合应用研究、农民资源和技术援助。技术咨询委员会正在调查农业光伏的潜力，以及农业社区太阳能开发的社会经济学。

例如，他说，国家可再生能源实验室正在领导一项全国性分析，分析太阳能和风能以及将电力转移到负荷中心的基础设施需要多少土地。

根据美国能源部的太阳能未来研究，到 2050 年，可能需要在 8.8 亿英亩农田基地中超过 1000 万英亩才能将太阳能发电量扩大到全国能源生产的 45%。为了证明农业光伏发电的商业案例，AFT 发起了农民供电社区项目，与太阳能开发商合作寻找合适的地点。

温特认识到肥沃的土壤是一种有限的资源，他希望公用事业规模的太阳能项目中有意义的一部分将具有双重用途，使高质量的农田能够继续用于粮食或饲料生产，同时支持雄心勃勃的国家太阳能生产标准。

租赁指导

国家农业法中心 (nationalaglawcenter.org) 是一个联邦政府资助的研究组织，总部位于费耶特维尔的阿肯色大学，为农民提供有关农田能源问题的指导，包括租赁技巧。

太阳能的租赁费因地点而异，对于 20 至 40 年的项目，每年每英亩几百美元到 2,000 美元不等。土地所有者因提供土地并在现场安装太阳能电池板而获得报酬。 “我们希望农民充分了解他们的选择，包括在项目结束时退役，”温特说。 他建议土地所有者为潜在开发商的报价做好准备。

“如果[你的土地]位于电网基础设施附近，你可能已经看到了太阳能租赁的招标，”温特说。 “现在，你将收到一份招标书，一旦你签字，你就有义务遵守保密协议。然后，你就无法告诉你的邻居你在做什么，而且由于这些协议的制定方式，这会在这些项目发生时造成很大的紧张。”

AFT 与 Farm Commons（一家社区咨询服务机构）的法律专家合作，为农民制定了租赁指南。 “我们计划将该指南扩展到其他地区，以帮助更多农民应对太阳能的挑战和机遇，”温特说。

正在进行的研究

一些大学正在开始研究；康奈尔大学、爱荷华州立大学、俄亥俄州立大学和俄勒冈州立大学正在开发跨学科项目。一些有现场测试场地；有些侧重于社会科学。美国农业部通过国家食品和农业研究所对农业光伏进行的最大投资是在伊利诺伊大学，温特说：该大学获得了一项为期四年、价值 1000 万美元的拨款，用于在美国开发实验性农业光伏阵列和太阳能作物试验。亚利桑那州、科罗拉多州和伊利诺伊州。他们的 SCAPES 项目 (scapes.illinois.edu) 正在对几个重要系统进行建模。

此外，据 Winter 报道，AFT 正在与非营利开发商 The Land Institute 合作开展一个试点项目，在行间种植名为 kernza 的多年生小麦草。

健康的怀疑态度

在农业光伏发电的前沿，皮尔斯和温特对机遇充满信心——如果管理得当的话。

“农民抱有合理的怀疑态度，”温特承认。 “这就像在障碍赛场上耕种，试图绕过太阳能基础设施。挑战是存在的，这就是为什么我们需要更多制作人的声音。我们需要确保我们保持警惕，并平衡能源生产和农业生产之间的权衡。”