双碳研究丨农业光伏—行则用之，弗则藏之

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农业光伏——行则用之，弗则藏之

农业光伏是“太阳能电池板+农业”这一组合的别称。种植粮食和饲养家畜都是为了收获太阳能，太阳能农场也是如此。在某些情况下，两者相结合可以提高土地的总生产力，造福人类社会，为农民带来更多收益。而在其他情况下，太阳能与农业的结合却略为逊色。关键在于对二者了解透彻。最近的几项进展表明，农业光伏的积极用例比以往人们认为的要多。

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农业光伏在德国的发展探索

德国《商业周刊》（Wirtschafts Woche）本周发表了一篇关于欧洲农业光伏的报告。报告称，农业光伏有可能可以解决能源部门和农业部门之间的土地使用矛盾。根据于利希研究中心（Jülich Research Center）的一项研究，德国农业光伏的潜力巨大。德国田地上可安装5437千兆瓦太阳能发电设备，比政府制定的到2030年安装215 千兆瓦太阳能发电设备的目标量高出25倍。

农业光伏的概念诞生于20世纪80年代的弗劳恩霍夫太阳能研究所。在试验田中（德国第一块试验田建于2004年），他们建造了各种类型的太阳能结构体，朝向不同，下面种植着不同的作物。安装在支柱上的太阳能电池板用于种植啤酒花和水果，其中包括用于酿酒的葡萄。这些电池板不仅能够代替植物吸收部分光线，而且可以在夏天提供遮荫并抵挡冰雹。

德国的牧场主们正在使用这种系统，其中一种系统能够一边生产70兆瓦的电力，一边供牛群在其底下漫步。太阳能电池阵列可防止土壤水分像夏天那样快速蒸发，这意味着即使在炎热的天气里，牛群也有足够的绿色植物可食用。

农业光伏可以为农民带来更多收入。康斯坦茨湖地区的一个试验项目表明，与传统系统相比，作物收成下降了20%，太阳能电池组的输出功率下降了17%。然而，根据联邦农业信息中心的一份报告，两者的综合产量却使土地的生产率提高约50%。

这可能正是农业光伏项目数量不断增加的原因。虽然农业光伏的平准化电力成本高于传统太阳能装置（主要是因为安装系统更昂贵），但这并不影响由此生产的农产品价值。当这些农产品的价值与太阳能装置的收入相结合时，农民每英亩农业发电的收入更高。

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德克萨斯州的绵羊和农业光伏

汝之砒霜，彼之蜜糖。埃奈尔能源公司（Enel Energy）在德克萨斯州拥有八座太阳能发电场，总体占地面积比曼哈顿还要大。在这些太阳能电池板下生长着大量植被，这些植被需要修剪。或者，你可以在这些太阳能发电场放养一群羊，让它们吃掉所有的草和其他植物。但羊从哪里来呢？这就是霍华德的公司Texas Solar Sheep的用武之地。他把羊群租给埃奈尔。他赚钱，埃奈尔省钱，两全其美。

“归根结底，我们还是一家企业，”埃奈尔可持续发展项目和社区事务总监杰西·帕克特（Jesse Puckett）告知“金丝雀”新闻工作室（Canary Media）。“这是我们提高盈利能力并在项目中实现可持续发展的一种方式。”帕克特表示，绵羊比割草机更有效率，因为它们可以钻进太阳能电池板下的角落缝隙，不过有时也需要额外割草。霍华德的公司也提供割草服务。割草也更有可能崩起石头或其他碎片，损坏电池板，然后必须进行维修，从而增加成本。

事实证明，有绵羊参与的农业光伏项目可以改善土壤质量，因为绵羊的粪便是一种天然肥料。在明尼苏达州的一个太阳能装置中，埃奈尔于2017年首次开始放牧绵羊，该公司发现土壤有机物质含量提高了200%。用绵羊代替割草机还可以减少化石燃料的使用，同时让本地植物成熟开花。研究发现，优先考虑本地植物生长的太阳能项目可以增加植物和昆虫（如本地蜜蜂）的生物多样性，并减少土壤流失。绵羊也因此受益，因为太阳能电池板的遮荫可以带来荫凉。霍华德发现，与在露天放牧时相比，绵羊需水量更少。

过去几年，随着越来越多的大型太阳能设施的建设，太阳能农场对绵羊的需求猛增。三年前，当霍华德刚开始创业时，他在一个太阳能场上仅养了400只羊。自那之后，他已经畜养的羊超过10000只。霍华德告诉“金丝雀”新闻工作室，太阳能农场对绵羊放牧的需求不断增加是“我一生中绵羊产业最大的机遇”。霍华德的业务是农业光伏产业的形式之一，它将太阳能电池板与农业或其他有利于农民和生态系统的土地利用相结合。

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农业光伏与农田协同不悖

要实现美国宏大的清洁能源目标，就需要在未来几十年内迅速安装大型太阳能发电场。虽然大部分太阳能发电场将建在屋顶和无法用于其他用途的受污染土地上（如前核电站），但其中一些将不可避免地占用可耕地。“如果不占用一些农田，就不可能满足太阳能需求，”美国国家可再生能源实验室（NREL）首席能源和水土地分析师乔丹·麦克尼克 (Jordan Macknick) 表示。但他表示，总体规模可能相对较小。如果每个新的太阳能项目都建在农业用地上，到2050年，最多需要1000万英亩土地才能实现电网完全脱碳——而这不到美国所有农田面积的1%。

农业光伏不会取代农田，而是改变了土地的使用方式。帕克特表示，“我认为，我们认识到，作为一个行业，我们有这个绝佳的机会去做一些不同的事情。”除了放牧绵羊外，埃奈尔的几个站点还将结合养蜂、本地植物栖息地和干草生产。在美国，已经有500个农业光伏项目，占地约62000英亩。

农业光伏技术在从太阳中获取清洁能源的同时，促进了农业可持续发展。它们使农民的农业生产更加有利可图。随着更多用例的涌现，该技术有望不断发展。毕竟，太阳能农场就是农场。而归根结底，地球上的所有生命都由阳光提供动力。阳光免费充足，而且不会产生任何排放。将农业和太阳能结合起来可能是自切片面包以来最具智慧的想法——对农民和环境都是双赢。难怪化石燃料公司对之侧目！

编译：李家豪（新能源部）

审校：孙桂林（新能源部）

编辑：李家豪（新能源部）

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