农业光伏和生态光伏

FACTSHEET 农业光伏和生态光伏 太阳能如何提供节水，农场成功和更健康的环境 HIGHTS 农业光伏和生态光伏是多收益的土地再利用策略，既提供了经济利益也带来了生态效益。它们能够减少对不利社区附近的地下水抽取，促进公平的清洁能源转型，并创造就业机会。此事实文件详细阐述了益处、实施的关键理念— —包括成本关注、资金来源和许可问题——以及建议。农民、土地管理者和其他相关人员可以利用此资料与社区、保护实践者、项目倡导者及参与多收益土地再利用计划或其他土地再利用项目的区块资助人讨论土地再利用选项。 请注意，我尝试保持原始文本的结构和专业性 ，但有些部分可能因为翻译的局限性而显得较为生硬或不完全贴合原意，尤其是涉及到特定术语或行话时。如果需要进一步的调整或澄清 ，请告知。 多效益土地再利用的中间地带解决方案 加州可持续地下水管理法案（SGMA）要求限制地下水抽取，加之气候变化的影响，正促使水管理者、农民和社区减少用水量，同时保持农作物生产，并提高社会和环境的韧性。 多益用途土地转换是一种有前景的解决方案，它涉及到将灌溉农业用地转变为促进水资源节约的用途，同时对社区和生态系统产生积极影响。在某些情况下 ，农民可以得到补偿，将其农田转向如公园、栖息地走廊、新的经济社会机会 、非灌溉牧场、清洁产业和可再生能源空间以及野生动物友好型多功能补充基地区域（EDF2021；Fernandez-Bou等，2023）。 在多益土地再利用项目中，农光互补和生态互补展示了如何将清洁能源整合进来，通过安装太阳能板，同时转向更节水作物、覆盖耕作、栖息地恢复以及非灌溉草地等有益活动。农光互补和生态互补不仅有助于清洁能源的生产、提高能源韧性与水资源保护，还能为土地所有者和农民提供额外的收入来源。作为全面的土地管理方法的一部分，农光互补和生态互补代表了支持农村社区长期可持续性和韧性的创新解决方案，并保护其农业传统（Adeh,Selker,andHiggins2018;SturchioandKnapp2023;Tölgyesietal.2023;Warmann,Jenerette,andBarron-Gafford2024）。 对农民、土地所有者、社区和环境的八大好处 农业光伏和生态光伏与可持续农业、健康环境、经济效益以及可再生能源生产相兼容。它们为弱势群体、农民、环境和社会提供了多重益处。 农业光伏系统最适合与那些从适度温度和土壤湿度中获益的作物以及能容忍太阳能电池板提供的部分阴影的作物相结合。在农业光伏系统中，多种作物都能茁壮成长，包括浆果（如蓝莓、草莓、覆盆子）、叶菜类（如生菜、小白菜、大白菜、菠菜）。 菠菜、覆盖作物、草本植物（如罗勒、香菜、芹菜叶、欧芹）以及本土草类。生态光伏可以应用于任何传统的太阳能能源系统。 以下是农业光伏和生态光伏的八个好处： 1.减少农业用水，同时促进可持续农业 微生物活动、提升养分留存以及改善土壤结构。结合其他土壤健康原则（包括美国农业部关于增加作物多样性、整合畜牧业 、保持土壤覆盖以及减少土壤扰动的建议），这些条件使得多种作物的种植成为可能，并促进了农业系统中更高浓度养分和更强韧性的形成（Stott和Moebius-Clune,2017）。 农业光伏和生态光伏提供了促进可持续农业和环境健康的生态效益，包括更健康的土壤和减少用水。此外，由于植被对太阳能板有冷却作用，且面板在较低温度下表现更好 ，农业光伏系统倾向于比裸地上方的面板更高效地产生能源（Williams等，2023）。 农业光伏系统有多种安装选项，各有不同的农学和能源优势与权衡。一项2024年的美国西南部研究显示，农业光伏可以减少水资源消耗达30%至40%，对耐阴作物的影响较小，但对需要直射阳光的作物而言，结果较为负面（Warmann,Jenerette,和Barron-Gafford,2024）。 2.降低农场电力成本，实现收入多元化 农业光伏可以为农场经济韧性做出贡献。对于小型项目而言，农业光伏可以降低由农田活动和基础设施（如抽水、灌溉、加热和制冷）产生的电费成本。 将农业光伏与储能结合使用有助于应对由日夜间周期和天气条件引起的生产波动，并解决发电与需求之间的不匹配。尽管储能可能增加初期投资成本，但它能降低能源费用并在断电时提供帮助。 Agrivoltaics通过遮蔽太阳能电池板下方的土壤来减少作物蒸散(在光合作用期间从土壤中蒸发和植物蒸腾作用)，从而节省大量水分。当与土壤健康实践相结合时，农业光伏可以提高长期土壤健康和生产力。减少的蒸发可以节省水资源，而适度的土壤温度和湿度水平可以促进。 对于大规模系统而言，农民可能通过与能源购买者（如电力公司、虚拟电力购买协议或社区选择聚合）签订协议来获得收入（通常涉及出租土地用于太阳能能源）。这种协议可能包括太阳能发电场的建设和运营。能源购买者可以包括实际使用电力的实体，或者通过虚拟电力购买协议直接购买电力的实体。此外，社区选择聚合还可能涉及到向附近经济不发达社区提供电力服务。 实施农光互补系统的激励措施可以集中在小农户身上，他们往往缺乏大型农业公司的财务韧性和水资源。尽管这些系统可能需要对设备和技术进行一些调整，但农光互补技术可以在干旱时期和农作物价格市场波动期间增强经济韧性，保护加利福尼亚农业及其文化丰富性免受风险。 BOX. Definitions Agrivoltaics:在同一地块上集成太阳能发电与农业（包括作物或畜牧业）相结合的系统。太阳能板可以在作物之间或上方布置，可以充当围栏或防风屏障，并为对日照敏感的作物和动物如羊提供遮荫。 Ecovoltaics:促进生态系统功能（如栖息地、生物多样性 、空气质量控制）的太阳能生产系统。生态伏特（Ecovoltaics）利用生态知识来理解太阳能板对生态系统非生物成分（如阳光、水、空气）的影响以及涉及生物体（如植物 、动物、有益土壤微生物）的部分。目标是使太阳能基础设施有助于提升生态系统健康和可持续性（Sturchio和Knapp,2023）。 3.增加潜在的作物选择与阴影和温和的温度 农业光伏系统减少了直接日照的暴露和日晒伤（即阳光灼伤）的风险，这对某些作物有益。遮荫效果有助于调节温度，降低极端高温和霜冻等风险。农业光伏系统的条件下，农民可以有更多的种植选择，并有机会种植对光照需求各异的更广泛的植物种类。因此，农业光伏可以增加某些作物的潜在产量，提高对环境和气候变化波动的适应能力。此外，它还为农民提供了使用较少灌溉、可能获得更高收入的种植选项。 2UCS/EDF/SHE/EI 4.使弱势群体受益 在不确定的环境中实现稳定的市场份额增长。 农光互补技术可以在减少靠近家庭和社区井的农场用水抽取方面发挥重要作用，同时保持该地区的农业特性。此外，可以设计不同的光电和农光互补阵列与地下水补给项目结合，以保护接近弱势群体地区的含水层。 结合季节性含水层补给的光伏项目，不仅能够增强水资源安全和水质，还能提供对依赖地下水的当地农民更安全的水资源获取途径，同时保持栖息地保护。将生态光伏整合到面临水资源不安全和其他环境问题的社区附近，还可以通过改善人类与野生动物的生态系统功能，从而创造一个更加健康的环境。 7.促进公平的清洁能源转型 农业光伏为农民提供了在向清洁能源过渡过程中保持土地生产的关键机遇，通过将太阳能发电与农业生产整合。这一解决方案有助于实现能源转型的公平性，同时解决土地使用、水资源利用和经济可行性问题。农业光伏证明了农业与可再生能源生产的兼容性。它们最大化地利用了可再生能源和环境效益，同时支持着健康蓬勃的农业经济。 光伏系统有助于清洁能源转型并解决同一土地上的生态和环境问题。若将光伏作为新太阳能板安装的标准，太阳能能源的增加不仅能提升环境韧性与生态系统功能，还能为每个人带来多重益处。 5.创造新的和多样化的就业机会 农业光伏和生态光伏提供了创造新且多样化就业机会的潜力，不仅体现在太阳能基础设施建设阶段，还贯穿整个系统的生命周期以满足维护需求。在农田上安装太阳能电池板需要一支熟练的技术工人队伍，如果为工人们提供足够的培训激励，这些人员可以在当地社区中找到。生态恢复与生态光伏结合可以提供本地就业机会，清洁面板或进行栖息地管理等维护任务也同样如此。这些系统对地方税收收入的贡献也有助于促进区域经济。 8.创建有助于精准农业和自动化的新基础设施 农业光伏系统与智能农业及自动化技术具有协同效应，能够帮助农民整合新旧及未来的高级设备。基础设施能够容纳并为自动化技术供电，如通讯设备、机器人设备和传感器等，从而提升农业效率、精确度和可持续性。例如，太阳能板基础设施可以集成精准农业和自动化元素，如互联网连接和电子设备用于测量和收集数据（如蒸散量），通过监控和自动化机械实现基于数据的决策制定。 6.整合可再生能源和环境保护 生态光伏提供了一种可持续解决方案，以减轻传统太阳能项目对当地社区和生态系统所产生的负面影响，如尘岛和热岛效应 。精心规划的生态光伏系统可以在产生清洁能源的同时，促进生态和社会福祉。生态光伏可以为传粉者和濒危物种创造栖息地，提供微气候以缓解气候变化加剧的极端天气事件的影响，并控制影响能源生成和当地居民健康的尘埃积累。作物覆盖物和本土植物可以融入其中，以增强其生态功能并提升环境质量 。 激励农业和生态光伏的四个建议 1.鼓励获得Agrivotor系统的融资 农业光伏的财务效益是影响投资者决策的主要因素，但其成本却是最大的障碍，根据对美国及海外农民的调查与访谈（Cuppari等人，2024年）。针对农业光伏的激励措施应综合考虑降低安装成本和确保与电力相关的收入或节省。 在不确定的环境中实现稳定的市场份额增长。 通过低息贷款或赠款进行融资，无论是通过低息贷款还是赠款 ，都可以使农光互补（agrivoltaics）更加经济实惠，特别是对于资金获取有限的小型和不利地位农民。农光互补可以与专注于环境保育、智能农业和可持续实践的其他经济激励措施相兼容。由保护、社区或农民主导的项目可以形成... 农业光伏和生态光伏3 与私人太阳能开发商的合作。这些合作可以共同设计项目、概述提供的利益，并建立成本收益协议。 2.基金试点和示范项目 鉴于加利福尼亚州的农光互补实施仍有限，试点项目对于展示这些系统的可行性至关重要。试点项目还能提供更多数据，以指导不同加利福尼亚子区域实施不同农光互补系统设计的最佳方式，例如面板间距和作物选择。随着农光互补领域的扩大，示范项目可以帮助农民了解农光互补系统的实施和管理。 它们旨在最大化多种益处并具备经济可行性。了解相关技术及社区需求的教育机构和推广专家能够促进技术支持与对外传播工作。 示范项目和同伴学习可以帮助农民克服向农光互补系统过渡的挑战，这两种方法通常是农民偏好的学习方式。已有社区成员的支持为其他农民提供了榜样，而农民的同伴则是影响未来决策的重要因素。 4.鼓励采用生态光伏系统而不是传统的太阳能项目 3.设计以农民为中心的外联和技术支持系统 农民在安装农光互补系统时需考虑多种复杂的实际和技术因素，包括所种植的作物类型、所需设备、组件布局、与周边社区的关系，以及太阳能开发商与土地所有者之间的关系。在这些决策过程中提供指导性帮助对于提高农光互补系统的采用率并确保其顺利实施至关重要。 光伏系统有望成为太阳能项目的标准，因为它们通过多种方式利用土壤而产生多重益处。一个有趣且新颖的选择就是生态光伏和地下水补给（参见图示）。这样的项目可以为农民、土地所有者、可再生能源以及周边社区创造双赢局面。地下水补给促进了当地人民和农民的水资源安全，支持了一个能改善当地空气质量的自然栖息地。此外，社会可以从清洁能源和栖息地恢复中获益。 Agrivoltaics&Ecovoltaics模型 替代方案 传统 Figure.光伏和生态光伏系统 作物和太阳能 牲畜和太阳能 栖息地和太阳能 智能农业和太阳能 传感器 Data 机器人