随着温度的升高太阳能电池板变得太热而无法正常运行

2019-10-10 10:30:38

想象一下,由于气候压力越来越大,您是一位努力满足生产需求的农民。或者,您可能是在剧烈的高温和恶劣天气中苦苦挣扎的可再生能源生产商。随着温度的升高,太阳能电池板变得太热而无法正常运行,农作物需要更多的水,干旱和气候条件加剧了这一问题。

亚利桑那大学副教授格雷格·巴伦·加福德(Greg Barron-Gafford)表明,结合这两个系统(太阳能电池板(光伏)基础设施和农业)可以建立互惠互利的关系。通过在太阳能电池板的阴影下种植农作物来共同定位这两种做法的做法称为农用光伏。

“在农用系统中,” Barron-Gafford说,“面板下方的环境在夏天凉爽得多,在冬天保持温暖。这不仅减少了夏天灌溉水的蒸发速率,而且还意味着植物没有那么紧张。” 在较低的干旱压力下生长的农作物需要的水更少,并且由于中午由于高温不易枯萎,因此它们能够光合作用更长的时间,并能更高效地生长。

在美国西南部,阳光过多,安装太阳能电池板的主要方法是将太阳能电池板密集地包装在一个场地中。巴伦·加福德(Barron-Gafford)对农用光伏发电的好处的研究并没有改变密度,而只是提高了面板的高度,因此农作物几乎可以全遮荫地生长。他解释说:“超级有趣的是,我们可以减少75%的直射阳光照射到植物上,但是仍然有太多的散射光使它在面板下面,使植物真正生长良好。”

Barron-Gafford及其团队通过大学的推广办公室与农民合作,并与图森地区的社区农场同事一起设计试验区。当前的农业光伏试验覆盖约165平方米,但来年正在开发在农场的大型装置。他们还与能源部的国家可再生能源实验室(NREL)紧密合作,以期在制定主机代管设施计划方面保持一致。

农民还帮助研究人员决定试验作物。每年春季和秋季,他们都会种豆子,西红柿和几种辣椒。他们种植高价值的草药和香料,显示出有可能从有意选择的作物中获得额外的利润,这些作物在典型条件下原本可能无法很好地生长,但是现在可以在太阳能电池板的阴影下生长良好。

它们还可以与生菜,唐莴苣和羽衣甘蓝等绿叶蔬菜一起使用,在该系统中似乎生长得更好。在强光环境下的植物往往叶子较小-一种适应措施,因为它不会捕获太多的阳光并压倒了光合作用系统。处于弱光环境中的植物会长出较大的叶子,以散发出光的叶绿素,从而使植物将光转化为能量。研究人员在试验中发现:罗勒植物的叶子更大,羽衣甘蓝的叶子更长,更宽,唐莴苣的叶子更大。这对于这些作物至关重要,因为农民收获了这些植物的叶子部分。

太阳能电池板本身也可从同一地点受益。在阳光充足时高于华氏75度的地方,太阳能电池板由于温度太高而开始表现不佳。作物中水分的蒸发产生局部冷却,从而降低了面板上方的热应力并提高了面板的性能。简而言之,这是在食物-水-能源之间的双赢。

巴伦-加福德(Barron-Gafford)解释说,当需要收割庄稼时,实际上并不是什么大麻烦,因为农民可以使用很多相同的设备。“我们将面板抬起,使它们在低端离地面约3米(10英尺),这样典型的拖拉机就可以进入该地点。这是该地区农民表示必须到位的第一件事让他们考虑采用农业光伏系统的任何形式。”

农用光伏系统的主要缺点是增加钢板的成本,但Barron-Gafford认为增加食品产量和节水将抵消这笔额外投资。他说:“我认为更多的生产商尚未使用该系统的主要原因是缺乏对其潜力的认识或不确定性。”

现在,有了农业与光伏之间这种关系的好处的证据,该团队正在寻找更有效的方式来共同定位。例如,他们想试验可以移动到完全垂直位置的太阳能电池板,从而使拖拉机可以穿过成排的电池板到达土壤和农作物,而无需完全提升电池板。

话虽如此,巴伦-加福德(Barron-Gafford)指出,农民不需要等待这样的未来计划采用这种做法,太阳能公司也不需要。为了从农用光伏发电中获利,他们除了抬高支撑成排面板的桅杆外,不需要做任何其他事情。

他补充说:“这是使当前工作如此激动人心的部分原因,计划的微小变化可以带来很多巨大的收益!”

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