从太阳到土壤:光伏农业引领能源转型

2023年12月19日(KST)

水、能源和粮食是组成现代社会基础的核心资源,相互联结紧密。然而,随着全球遭遇前所未有的变化,水、能源和粮食构成的严谨的生态平衡也面临危机。在《联合国气候变化公约》第二十八届缔约方大会(COP28)上,来自150多个国家的领导人签署的《关于韧性粮食体系、可持续农业及气候行动的阿联酋宣言》就反映了这样的危机。人口增长、温度上升以及变幻莫测的气候对收成的影响,损害农业系统。同时,不断变化的人口结构和经济制度导致农村人口和务农人口持续下降,进一步加剧了农业系统的压力。

随之,亟需清洁能源和稳健农场来应对。如今,通过“光伏农业(agrivoltaics)”实现土地两用已成为一种可行的、面向未来的解决方案。这种清洁能源和农业相结合的创新方法不仅可以解决生产清洁能源的课题,而且还可以提振农村社区,有助于增强粮食安全。下面,让我们一起深入了解光伏农业技术以及其在可持续社区发展中的作用和如何为绿色未来赋能。

光伏农业的工作原理

国际能源署(IEA)的报告《2050净零排放情景》(Net Zero Emissions by 2050 Scenario)详细阐述了能源领域通过布局各种清洁能源技术实现二氧化碳净零排放的路线图。报告显示,到2027年,太阳能有望成为世界上最大的电力来源,光伏电池板在清洁能源转型情景中将发挥主导作用。问题是我们有足够的空间来容纳如此大规模的基础设施吗?

光伏农业或光伏农业系统是一种土地两用技术,光伏电池板和农业可以共享空间,无需争占土地,为农业和清洁能源提供双赢的解决方案。这是在光伏电池板下种植农作物,使农民能够至少保持80%土地产量的创新技术。那么,光伏电池板如何在光伏农业中发挥作用呢?光伏板通常以倾斜30度的角度放置,并安装在离地面2~3米高的地方,而且,根据优化农作物的阳光辐射量和电力生产需求量,可以进行调整。由于所有农作物都有一个光饱和度(LSP),即,农作物所需要的阳光辐射量是有限的,因此,光伏电池板下形成的阴影不但不防碍农作物的生长,而且可延迟土壤的水份蒸发,有助于农植物茁壮成长,而多余的阳光还可以用来发电。

光伏农业的好处远远超出了并行生产粮食和能源的表面共生关系。在全球范围内,农业用水霸占淡水抽取量的70%以上。通过安装农业光伏板,可以通过防止地面过热来避免土壤水分蒸发和损失。农作物的阳光照射量超出光饱和点以上时,就需要补充水份。在光伏电池板形成的阴影下种植农作物的话,可以减少所需补充的水份。此外,光伏农业的光伏电池板的安装高度,保障大型农用机械运转,从而在包括田地、稻田和果园在内的各种环境中,可保持农场运营的高效率。

安装于韩国岭南大学光伏农业复合园区内的农业光伏板

为可持续发展播种

光伏农业系统不再仅仅是一项理论创新,已经在全球广泛落地。今天,光伏农业试验园区可在美国、德国、意大利、印度、智利、日本和韩国等多个国家目睹。在韩国岭南大学光伏农业复合园区可以看到光伏农业系统的拥有的各种优点。韩华Qcells向1950平方米的光伏农业试验园区,提供了部分光伏模组和对农作物安全的获得环保认证的电线。在该园区的光伏电池板下,成功地种植并收获了葱、小麦和卷心菜,并证明了植物受到的压力减轻。在其他试验园进行的试验也显示,利用光伏农业种植的葡萄产量大幅增加,达到普通果园的125%。

除了保障作物产量之外,光伏农业还可为面临危机和老龄化的农村社区注入新的活力。安装在同一试验园区的光伏电池板在一年内产生了130兆瓦时的电力,足以满足每年140人的日常用电需求。像这样生产的清洁能源不仅减排二氧化碳,还能让当地居民额外创收,一举两得。在园区生产的电能如果出售,可获得约23000美元的收入。这笔额外收入可以为低收入农民提供生计保障。所以说光伏农业不仅仅是一种环境解决方案,而且也是一种经济安全保障。

目前,韩华Qcells的农业光伏板安装于6座光伏园区,为推动主要农业地区的变化提供了契机。咸阳郡Gidong村的农民Lee Tae Sik亲自体验了这样的变化。他介绍说,由韩华Qcells主导的光伏农业系统为他居住的村子注入了全新活力。2019年,当地居民为经营光伏农业组成合作社,并利用光伏销售收入改善社区,为村子安装了闭路电视、拓宽道路,还支持了当地企业。本案例充分说明光伏农业系统不仅可以满足社区的粮食和能源需求,而且还可成为推进长期变化的催化剂。

在绿色能源转型过程中,太阳能技术深受关注。其中,光伏农业已被证明不仅是应对电力生产和粮食安全挑战的解决方案,也是推进正向变化的强力推进器。今后的发展方向已十分清晰。充满清洁能源和丰富农作物的阳光明媚的田野,正在向我们招手呼唤。

标签
Back to top