Énergie solaire, cultures, et les bovins travaillent ensemble au Centre de recherche et d'éducation sur les cultures de l'Université du Massachusetts. Un essai de recherche lancé en 2010 suggère que la production d'énergie solaire peut aller de pair avec le pâturage du bétail ou la culture de légumes.
« Le but de notre travail a été de voir si nous pouvions produire de l'énergie solaire tout en maintenant la terre en production agricole, », déclare Stephen Herbert, agronome de l'Université du Massachusetts (UM). Les résultats de la recherche montrent que l'agrovoltaïque - ou l'agriculture à double usage - peut effectivement fonctionner. La clé est la conception du panneau solaire.
Évaluation de la compatibilité
Le centre évalue la compatibilité des cultures et du bétail d'un panneau solaire composé de trois panneaux empilés verticalement et surélevés par une conception de rayonnage unique qui supporte les panneaux à 4 à 7 pieds du sol; Les espaces de 2 à 5 pieds entre les groupes de panneaux permettent à la lumière d'atteindre les cultures et l'herbe poussant sous les panneaux. Configurations traditionnelles, tels que les panneaux installés par de grands développeurs solaires, sont généralement situés près du sol dans les terrains plats, des chaînes solides de matrices qui bloquent la lumière du soleil et, Donc, retirer des terres de la production agricole.
Cependant, ce n'est pas le cas avec l'installation solaire surélevée de 17 kilowatts du centre de recherche UM. « Chaque endroit sous les panneaux reçoit environ les deux tiers de la quantité totale de lumière solaire tout au long de la journée, ", dit Herbert.
Par conséquent, l'herbe qui pousse sous les panneaux manque à peine un battement. L'initiale d'Herbert, évaluation de trois ans axée sur la croissance du fourrage et la performance du pâturage du bétail dans le panneau solaire. « La zone sous les panneaux a produit 90 à 95 % du rendement de la zone de pâturage non couverte par les panneaux solaires, " il dit. « Les chaudes journées d'été, les vaches se couchaient à l'ombre sous les panneaux.
Herbert a ensuite mis en œuvre un essai de trois ans examinant les performances des légumes cultivés en combinaison avec le système solaire. Il a planté du chou frisé, bette à carde, brocoli, et poivrons.
« La première année a été très chaude et sèche. Bien que j'ai bien irrigué dans la parcelle de recherche ombragée, ainsi que dans la parcelle de contrôle non ombrée, les plantes poussant sous les panneaux ont donné de meilleurs rendements que les plantes témoins, ", dit Herbert.
L'une des raisons de l'amélioration des performances de l'installation dans la zone partiellement ombragée sous le panneau solaire pourrait être due à une température plus froide sous les panneaux. « Des échantillons de tissus prélevés sur des plantes poussant sous les panneaux étaient à 15 °F. plus fraîches que celles provenant de plantes poussant en plein soleil, " il dit.
Au cours des deux années suivantes, les conditions de croissance étaient plus fraîches et plus humides, résultant en une croissance plus robuste des plantes cultivées en plein soleil. Les légumes partiellement ombragés ont donné 45% à 60% du rendement dans les parcelles témoins.
Les résultats de la recherche suggèrent que la culture d'aliments et la production d'énergie solaire sont de bons partenaires. « Si les agriculteurs envisagent d'installer des panneaux solaires ou sont approchés par une entreprise solaire dans l'espoir de développer leurs terres en une ferme solaire, ils devraient le faire de telle manière qu'ils puissent continuer l'agriculture sur la terre, " il dit. « Ils peuvent continuer à tirer un revenu de l'agriculture en plus des revenus tirés de l'énergie solaire. »
Limites des cultures
Options de production végétale sous les panneaux, cependant, sont limités aux cultures généralement cultivées et récoltées à la main ou avec de petites machines. Cultures pollinisateurs aimant l'ombre, plantes à massif, cultures de pépinières, et les arbres fruitiers ou arbustes de petite taille sont des options, en plus des légumes et du bétail de petite et moyenne taille, comme la plupart des races de bovins et de chevaux de races non de trait.
« Il y a beaucoup d'opportunités différentes pour l'agriculture à double usage, ", dit Jordan Macknick, un analyste au Laboratoire National des Energies Renouvelables (NREL), qui étudie la production végétale dans les fermes solaires et finance des partenaires à travers le pays. « Les hauteurs de panneaux conventionnelles fonctionnent particulièrement bien avec le pâturage des moutons, et les panneaux surélevés fonctionnent bien avec les cultures en croissance.
L'agriculture à double usage gagne du terrain
Outre le travail d'Herbert dans le Massachusetts, le NREL finance des projets de recherche à double usage en Arizona, Oregon, et Colorado. Les exploitations agricoles indépendantes à double usage gagnent du terrain en Europe, il dit.
La commercialisation des cultures à double usage contre un supplément peut être possible sur certains marchés. « En plus de gagner un revenu grâce à la vente d'électricité, les producteurs peuvent vendre leurs récoltes à un prix à valeur ajoutée car elles sont cultivées à l'ombre de panneaux solaires, », dit Macknick. « On voit des apiculteurs, par exemple, qui sont en mesure de commercialiser leur miel à un prix plus élevé parce qu'il est produit en conjonction avec la production d'énergie solaire. »
Les coûts d'investissement des panneaux solaires surélevés varient considérablement, allant de 2 $ à 5 $ par watt. « Le coût dépend de l'emplacement, configuration du système, et les frais d'interconnexion facturés par les services publics locaux, », dit Macknick. « Les agriculteurs doivent obtenir un devis d'un développeur solaire pour l'installation d'un système solaire dans leur région. »
Le panneau solaire du centre a été installé par Hyperion Systems (hyperionsystemsllc.com) basé dans le Massachusetts. En effet, le fondateur de l'entreprise, David Marley, avait une vision de créer des systèmes solaires qui préservaient la capacité de production des terres agricoles.
"Sa croyance était la nourriture d'abord et l'énergie ensuite, », déclare le propriétaire de l'entreprise James Marley à propos de son père décédé. « Son idée a inspiré le projet de recherche de l'Université du Massachusetts et la collaboration d'une fondation et de deux agences du secteur public. »
La conception brevetée d'Hyperion pour le rayonnage à panneaux solaires le place à l'avant-garde du mouvement favorisant la production d'énergie solaire en conjonction avec la production alimentaire. « Nous installons les systèmes sans utiliser de semelles en béton pour les supports, ", dit Marley. « Les semelles en béton peuvent généralement occuper quelques pieds carrés autour de chaque poteau de support. »
Les supports Hyperion sont des poteaux en acier de 4 à 8 pouces ancrés par des brides en acier aux extrémités, qui sont enfoncés dans le sol à une profondeur de 8 pieds. Le système est conçu pour résister à des vents de 120 mph.
Les revenus énergétiques d'un système solaire dimensionné pour répondre aux besoins énergétiques d'une maison ou d'une ferme se produisent généralement grâce à un accord de facturation nette avec le service public local. L'énergie générée par le système est envoyée sur le réseau, et l'agriculteur prélève gratuitement de l'électricité du réseau, jusqu'à concurrence du montant généré par le système à la ferme pendant une période déterminée.
« Différents États ont des incitations différentes en termes de ce qu'ils paieront pour l'électricité, », dit Macknick.
Incitatifs solaires
Le programme Rural Energy of America de l'USDA (energy.gov) offre des subventions pour l'installation de systèmes d'énergie renouvelable. Un crédit d'impôt fédéral peut être demandé pour l'installation d'un système d'énergie solaire.
Apprendre encore plus
Stephen Herbert
413/545-2250
[email protected]
Jordan Macknick
303/275-3828
openei.org/wiki/inSPIRE
