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Agrivoltaics 三贏農業光伏發電的未來:可透光太陽能溫室

已更新:2023年11月27日

農業光伏發電是一種將太陽能與農業相結合的技術,可為農民、消費者和環境帶來多重利益。它具有提高農作物產量、節約用水和增加可再生能源產量等優點。農業光伏發電系統將太陽能電池板安裝在離地面約 7 至 10 英尺的高度,並在電池板之間留有間隙,以便作物可以獲得適量的陽光和陰影。這種設置可提供以下優點:

  • 提高農作物產量: 陰影可以減少植物的蒸騰作用,從而減少對水的需求。此外,陰影還可以降低溫度,從而延長作物生長季節。根據俄勒岡州立大學的一項研究,在農業光伏系統中種植的辣椒產量是對照環境的三倍。

節約用水: 農業光伏發電系統可以減少作物對水的需求。根據研究,辣椒的用水量也只有對照環境的一半。

增加可再生能源產量: 農業光伏發電系統可以產生可再生能源,有助於減少溫室氣體排放。

農業光伏系統中的矽基太陽能電池板

然而,農業光伏發電也存在一些潛在問題,例如食品安全。食品安全專家表示,遮蔭可能會增加作物表面人畜共患細菌病原體的存在。因此,需要採取措施來確保農業光伏系統不會對食品安全造成風險。農產品安全聯盟的研究員唐·斯托克爾 (Don Stoeckel) 在食品安全方面對野生動物有疑問。他想知道野生動物的入侵以及太陽能基礎設施將如何影響這種情況。例如,鳥類是否棲息在面板或支撐結構上,從而對下面生長的任何農產品造成風險。那麼囓齒動物呢?他們會在面板投射的陰影下尋求庇護嗎?

食品安全專家特雷弗·蘇斯洛(Trevor Suslow) 是加州大學戴維斯分校的名譽推廣研究專家,專門研究上市前和上市後的產品品質和微生物安全,他表示,特種作物很少生吃,換句話說,通常是煮熟的,這殺死食源性病原體或非糧食作物,例如觀賞作物—「可能是農業光伏技術概念驗證的更好目標」。 他指出,任何在開放環境中進行的作物生產系統都容易受到潛在的、多種污染源的影響,而圍欄或屏蔽無法有效防止這些污染源。 他說:“應該評估農業光伏場地和結構為鳥類或其他潛在食源性病原體提供棲息地和築巢地的潛力。"


可透光太陽能溫室

可透光太陽能溫室是一種解決農業光伏發電食品安全問題的潛在方案。可透光太陽能電池板可以讓陽光照射到作物上,從而減少病原體的滋生。在先前的研究中,太陽光可透過可透光太陽能電池板裝置傳輸特定波長的光,包含對能量生產有效的藍光,以及光合作用可利用的紅光,美國杜克大學(Duke University)的研究團隊以此裝置為基礎,開發了一套數值模型,了解單一作物對不同光譜的反應,試圖找出農業光伏系統如何影響植物產出之地上生物量,並藉以估計農作物產量。

此模型考量了植物耐蔭性等變數,這些變數可能影響其在可透光太陽能電池板系統的生長情形,還考量了太陽能板下方的微氣候和光照,並假設作物依葉片面積大小獲取不同程度的光照資源、呼吸作用速率與植株大小成正比。研究結果顯示,可透光太陽能電池板栽培的候選作物需具有耐蔭性且葉片面積較大。透過可透光太陽能系統降低空氣溫度並提高土壤濕度,使植物能將更多的碳分配給地上生物量,進而產生更大的葉片面積,顯示芝麻菜、綠葉甘藍和番茄等較大的葉類作物可能更適用於可透光太陽能電池系統。

可透光太陽能溫室的優點包括

  • 解決食品安全問題

  • 提高農作物產量和品質

  • 節約能源

  • 節省用水

  • 減少溫室氣體排放

目前,可透光太陽能溫室的技術還在發展中。然而,隨著技術的進步,可透光太陽能溫室的成本將會降低,應用範圍也將會擴大。


結論:

農業光伏發電是一項具有巨大潛力的技術,可為農民、消費者和環境帶來多重利益。然而,在進一步推廣農業光伏發電之前,需要解決食品安全等潛在問題。

可透光太陽能溫室是一種解決農業光伏發電食品安全問題的潛在方案。隨著技術的進步,可透光太陽能溫室有望成為未來農業發展的重要趨勢。


參考文獻:

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