Dự án nghiên cứu về điện nông lớn nhất ở Hoa Kỳ cải tiến năng lượng tái tạo đồng thời trao quyền cho nông dân địa phương
Công suất lắp đặt toàn cầu của điện năng lượng mặt trời, hoặc cùng phát triển trên cùng một diện tích đất cho cả điện mặt trời và nông nghiệp, đã tăng nhanh chóng từ khoảng 5 MW vào năm 2012 lên khoảng 2.900 MW vào năm 2020. Một trong những yếu tố thúc đẩy lớn nhất cho sự tăng trưởng này là nhu cầu tiếp tục xây dựng các dự án năng lượng mặt trời để giảm thiểu biến đổi khí hậu trước tình trạng diện tích đất phi nông nghiệp sẵn có ngày càng thu hẹp. Theo Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), vào năm 2030, năng lượng mặt trời quy mô tiện ích có thể bao phủ gần 2 triệu mẫu đất ở Hoa Kỳ. Một nghiên cứu gần đây của Đại học bang Oregon cũng ước tính rằng chỉ cần chuyển đổi 1% diện tích đất nông nghiệp của Mỹ sang năng lượng nông nghiệp sẽ không chỉ đáp ứng các mục tiêu năng lượng tái tạo của quốc gia mà còn tiết kiệm nước và tạo ra một hệ thống lương thực bền vững, lâu dài. Ngoài ra,hiệu quả của tấm pin mặt trời cũng như thu nhập của nông dân.
Đây chỉ là một vài trong số những động lực đằng sau việc Chuẩn bị Địa điểm Sáng tạo và Giảm thiểu Tác động lên Môi trường của NREL (InSPIRE)chương trình đã khởi động nghiên cứu chuyên sâu về sử dụng đất kép của NREL khoảng 10 năm trước. NREL hiện thực hiện nghiên cứu tại gần 30 địa điểm trên khắp cả nước, với một số địa điểm tập trung vào thảm thực vật bản địa và một số địa điểm khác tập trung hơn vào môi trường sống của loài thụ phấn, đồng cỏ để hỗ trợ chăn thả gia súc hoặc cây trồng làm vườn. Trong số các địa điểm này, Jack’s Solar Garden, một trang trại năng lượng mặt trời 1,2 MW ở Boulder County, Colorado, là duy nhất ở chỗ nó đại diện cho dự án nghiên cứu nông điện lớn nhất ở Hoa Kỳ và bao gồm tất cả bốn loại thảm thực vật tại một địa điểm duy nhất. Ngoài việc cung cấp nhiều cơ hội nghiên cứu về điện nông cho các tổ chức đối tác như NREL, Đại học Bang Colorado và Đại học Arizona,Trung tâm Học tập Nông nghiệp Colorado .
Trang trại gia đình nâng cao năng lượng mặt trời mới
Thuộc sở hữu của gia đình và điều hành trong gần 50 năm, Jack’s nằm trên một trang trại rộng 24 mẫu Anh được mua vào năm 1972 bởi ông nội của Byron Kominek, Jack Stingerie. Mặc dù trang trại đã được sử dụng để sản xuất cỏ khô và cỏ linh lăng, Kominek biết rằng những cây trồng này không còn phải trả tiền nữa. Kominek, cựu sĩ quan tài nguyên thiên nhiên của USAID và tình nguyện viên của Tổ chức Hòa bình với bằng Thạc sĩ Khoa học về kỹ thuật môi trường, luôn đam mê môi trường và quan tâm đến việc tạo ra tác động tích cực. Kominek quyết định rằng thay vì cạnh tranh với hàng xóm bằng cách phát triển đất đai của mình thành trang trại nuôi gà hoặc trồng cây, anh ấy muốn xây dựng một trang trại nông nghiệp vừa mang lại nguồn thu nhập cao hơn cho gia đình anh vừa mang lại lợi ích cho cộng đồng địa phương.
Theo Kominek, ông muốn trang trại trở thành “một mô hình cho các trang trại nhỏ khác muốn giữ đất của họ năng suất trong khi tận dụng các lợi ích kinh tế mà sản xuất năng lượng sạch có thể mang lại”. Từ việc cập nhật các mã xây dựng của địa phương, đến việc đệ trình và giành được yêu cầu đề xuất từ tiện ích địa phương, Kominek đã tích cực tìm kiếm và xây dựng một trang trại năng lượng mặt trời cộng đồng có năng suất cao trên đất. Jack’s hiện sản xuất đủ năng lượng để cung cấp năng lượng cho khoảng 300 ngôi nhà và có hơn 50 thuê bao dân cư, năm thuê bao thương mại, cũng như Thành phố Boulder và Hạt Boulder là những người đăng ký. Ngoài ra, 40 loại cây, chẳng hạn như dâu đen, thảo mộc và cà chua, sẽ được gieo dưới các mảng năng lượng mặt trời, và 3.000 cây xanh, cây bụi và các loại cây thân thiện với thụ phấn khác đã được trồng xung quanh các mảng năng lượng mặt trời.
Vượt qua các thách thức xây dựng lưỡng dụng
Trong khi Namasté Solar có nhiều kinh nghiệm trong lĩnh vực điện nông và môi trường sống thụ phấn cùng vị trí, Kominek đã chọn công ty kỳ cựu trong ngành 16 năm tuổi có trụ sở tại Colorado vì danh tiếng của nó. Hệ thống năng lượng mặt trời 1,2 MW được xây dựng với 3.276 tấm pin mặt trời kết hợp với Máy theo dõi năng lượng mặt trời có thể thích ứng được với Solar FlexRack TDP . Kominek ban đầu đã trở nên quen thuộc với công việc hàng đầu của Namasté Solar thông qua việc phát triển, kỹ thuật, thiết kế và xây dựng Khu vườn Solinator 1 MW , hiện cung cấp năng lượng mặt trời cho Thành phố Fort Collins cũng như tổ chức một khu vườn thụ phấn.
Thử thách đầu tiên: Lắp đặt các tấm pin mặt trời và hệ thống theo dõi ở độ cao lớn hơn và khác nhau
Máy theo dõi năng lượng mặt trời TDP 1.0 linh hoạt của Solar FlexRack đang được Namasté Solar lắp đặt tại Vườn Mặt trời của Jack ở một trong hai độ cao duy nhất để hiểu rõ hơn về các vi khí hậu khác nhau được tạo ra bởi các độ cao khác nhau của các tấm pin và tác động sau đó lên thảm thực vật bên dưới.
Trong khi các tấm pin mặt trời điển hình đứng cách mặt đất từ 2 đến 3 ft, các tấm pin mặt trời đặt trên các khu vực điện nông thường cần được lắp đặt ở độ cao lớn hơn để cho phép ánh sáng mặt trời đầy đủ chiếu tới thảm thực vật bên dưới và cho phép thiết bị nông nghiệp điều hướng dễ dàng. Vì Jack’s cũng đang đóng vai trò là một địa điểm nghiên cứu về điện nông, nên các tấm pin mặt trời và hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời cần được lắp đặt ở các độ cao khác nhau để cho phép các nhà nghiên cứu hiểu rõ hơn về các vi khí hậu khác nhau được tạo ra bởi các độ cao khác nhau của các tấm pin.
Namasté Solar, một hợp tác xã do nhân viên làm chủ và được Chứng nhận B Corporation , đã chọn Thiết bị theo dõi năng lượng mặt trời TDP một trục của Solar FlexRack do tính linh hoạt của chúng, vì chúng cho phép Namasté Solar lắp đặt dễ dàng và hiệu quả 2/3 tấm pin mặt trời cao 6 ft và một- một phần ba của các tấm pin mặt trời cao 8 ft. Namasté Solar cũng chọn TDP Solar Trackers do tính năng backtracking thông minh của chúng, giúp giảm bóng trên các hàng và tăng sản xuất năng lượng.
Thách thức thứ hai: Tránh nén quá chặt đất tự nhiên
Byron Kominek, chủ sở hữu của Jack’s Solar Garden, lái máy kéo của gia đình mình thông qua hệ thống năng lượng mặt trời của họ. Ảnh của NREL
Với kinh nghiệm dày dặn trước đây về các dự án lưỡng dụng, Namasté Solar cũng biết rằng điều quan trọng là phải tránh nén quá chặt đất tự nhiên, điều này có thể hạn chế việc trồng một số loài nhất định. Do đó, công ty đã chủ động xác định các làn đường lái xe nghiêm ngặt cho các thiết bị hạng nặng và đảm bảo nhân viên của mình và tất cả các nhà thầu phụ đều ở trong các làn đường này. Namasté Solar cũng tránh quá chặt đất tự nhiên bằng cách loại bỏ hoàn toàn việc sử dụng sỏi.
Thách thức thứ ba: Bảo vệ thiết bị và dân thường
Vì dự án này không có hàng rào chu vi và bởi vì nông dân thường xuyên hoạt động bên dưới các tấm pin mặt trời, nên tất cả các dây dẫn điện cần phải được che phủ thích hợp. Trong khi các dây dẫn thường ở trong không khí tự do, Namasté Solar đã quyết định triển khai một sản phẩm bảo vệ động vật dạng lưới chắc chắn bên dưới dây dẫn để bảo vệ cả thiết bị của hệ thống năng lượng mặt trời cũng như dân thường, do đó giảm thiểu rủi ro cho dự án và tránh mọi trách nhiệm pháp lý dài hạn.
Nghiên cứu nông điện cung cấp giáo dục và hướng dẫn quốc gia
Từ việc tăng hiệu suất bảng điều khiển năng lượng mặt trời để tiết kiệm nước đến tăng năng suất cây trồng, những phát hiện từ dự án này sẽ cung cấp những hiểu biết quan trọng để cho phép sự gia tăng của các dự án năng lượng tái tạo sử dụng kép trên khắp Hoa Kỳ. Nghiên cứu từ một địa điểm dự án ở Arizona đã chỉ ra rằng các tấm pin mặt trời có cây trồng bên dưới sẽ mát hơn khoảng 16 ° F và tạo ra nhiều điện hơn 2% so với những tấm không có cây trồng bên dưới. Các đối tác nghiên cứu của Jack hy vọng sẽ tìm thấy những kết quả thuyết phục tương tự. Jon Wedel, đồng chủ sở hữu và giám đốc cấp cao về dịch vụ thương mại của Namasté Solar, cho biết việc tăng hiệu suất tấm pin mặt trời trên thực tế là một phần trong những gì đã thu hút Namasté Solar đến với dự án nông nghiệp này ngay từ đầu.
Bóng râm từ các tấm pin mặt trời cũng có thể tạo ra vi khí hậu mát hơn, ẩm hơn cho thảm thực vật và các nhà nghiên cứu muốn hiểu rõ hơn, thông qua nghiên cứu tại Jack’s, liệu điều này có thể giúp duy trì các loại cây trồng dễ bị khô héo ở vùng khí hậu khô cằn như Colorado hay không. Nghiên cứu đã chỉ ra rằng có khả năng tăng sản lượng cây trồng lên tới 70% cũng như giảm 30% lượng nước sử dụng khi đồng vị trí các mảng năng lượng mặt trời với cây trồng và các nhà nghiên cứu dự đoán những phát hiện tương tự từ Jack’s. Sprout City Farms có trụ sở tại Denver sẽ quản lý việc sản xuất cây trồng bên dưới mảng năng lượng mặt trời tại Jack’s và sẽ hợp tác chặt chẽ với các đối tác tổ chức nghiên cứu của Jack.
Một tổ ong do Best Bees điều hành và được Google tài trợ đặt tại Jack’s Solar Garden. Best Bees lắp đặt và duy trì tổ ong mật trên các khu dân cư và thương mại trên khắp Hoa Kỳ, đồng thời tìm cách cải thiện sức khỏe của ong và mở rộng quần thể ong. Ảnh do Byron Kominek cung cấp
Jack’s cũng đang nỗ lực giúp đỡ những loài bướm, ong và các loài thụ phấn khác đang gặp khó khăn, những loài chịu trách nhiệm thụ phấn cho gần 75% tổng số cây trồng mà con người tiêu thụ, bằng cách thêm hoa và cỏ bên dưới các tấm pin mặt trời. Điều này rất quan trọng, đặc biệt là khi các tác nhân gây căng thẳng về môi trường, chẳng hạn như phát triển đất và thuốc trừ sâu, đã khiến số lượng đàn ong trên mỗi ha giảm 90% kể từ năm 1962 trong số các loại cây trồng ở Mỹ cần ong thụ phấn. Cùng với quan hệ đối tác với các tổ chức nghiên cứu, Jack’s đã hợp tác với Audubon Rockies để trồng cây Anh hùng môi trường sống lớn nhất ở Colorado xung quanh chu vi của mảng năng lượng mặt trời – khoảng 3.000 cây lâu năm thân thiện với thụ phấn – vào tháng 5 năm 2020. Đáng chú ý, những cây thân thiện với thụ phấn có bộ rễ dài, giúp tiết kiệm nước bằng cách hấp thụ lượng mưa, điều này rất quan trọng đối với các vùng bán khô hạn như Colorado. Việc kết hợp môi trường sống của các loài thụ phấn dưới các mảng năng lượng mặt trời cũng tạo cơ hội tạo ra các môi trường sống cho các loài thụ phấn lớn trên quy mô lớn, sau đó có thể mang lại lợi ích cho các cộng đồng nông nghiệp xung quanh thông qua việc tăng năng suất cây trồng.
Trang trại năng lượng mặt trời cộng đồng mở rộng khả năng tiếp cận năng lượng mặt trời, hỗ trợ các hộ gia đình và nông dân có thu nhập thấp
Ngoài việc cung cấp các nghiên cứu quan trọng trong nước về các dự án lưỡng dụng, Jack’s Solar Garden còn mang lại năng lượng sạch và các lợi ích liên quan cho những người trước đây không thể tiếp cận. Các báo cáo từ NREL ước tính rằng chỉ có 22 đến 27% các mái nhà dân cư có thể chứa các tấm pin mặt trời.
Sprout City Farms, một tổ chức nông nghiệp phi lợi nhuận có trụ sở tại Denver chịu trách nhiệm quản lý sản xuất cây trồng bên dưới các mảng năng lượng mặt trời tại Jack’s, thực hiện việc xới đất ban đầu bên dưới các tấm pin. Trong ảnh là Mega Caley, Giám đốc điều hành và Brittany Staie, quản lý trang trại tại Jack’s Solar Garden, cho Sprout City Farms.
Jack’s cũng tặng 2% sản lượng năng lượng của mình cho các hộ gia đình có thu nhập thấp ở Hạt Boulder và có chương trình Nghệ sĩ trong trang trại để hỗ trợ các sáng tạo tại địa phương. Ngoài ra, thực phẩm được trồng tại Jack’s sẽ giúp mang lại lợi ích cho cư dân Longmont đang gặp phải tình trạng mất an ninh lương thực, vì thực phẩm năm nay sẽ được phân phối thông qua chợ nông sản Longmont và bất kỳ ai có quyền lợi của Chương trình Hỗ trợ Dinh dưỡng Bổ sung (SNAP) của liên bang sẽ có thể mua thực phẩm với giá một nửa .
Sinh viên và các thành viên cộng đồng cũng có cơ hội tham quan Jack’s để tìm hiểu về nông nghiệp, năng lượng mặt trời và quản lý sử dụng đất thông qua chi nhánh phi lợi nhuận mới của Jack, Trung tâm Học tập Nông nghiệp Colorado . Sprout City Farms cũng sẽ cung cấp các lô đất trong vườn ươm tại Jack’s để giúp những nông dân mới thử nghiệm kế hoạch kinh doanh của họ và nhận được sự cố vấn từ các nhân viên có kinh nghiệm trong các vụ mùa tới. Jack’s do đó đang nuôi dưỡng thế hệ nông dân nông nghiệp tiếp theo đồng thời chứng minh mô hình kinh tế lưỡng dụng, cho phép nông dân duy trì đất đai và tăng cường hoạt động nông nghiệp của họ đồng thời có thêm nguồn thu nhập mới từ năng lượng mặt trời.
Với sự giúp đỡ của Namasté Solar và Solar FlexRack, Jack’s đã có thể thành công nhấn mạnh ý tưởng về cộng đồng trong khi hỗ trợ nghiên cứu và giáo dục quốc gia quan trọng. Jack’s cũng sẽ tiếp tục chứng minh khả năng tồn tại của điện nông – cho cả thu nhập của nông dân và cho các nhà lắp đặt và phát triển năng lượng sạch trong tương lai, điều này sẽ tạo điều kiện cho sự thịnh vượng quốc gia lớn hơn và sự phát triển của nhiều dự án năng lượng tái tạo hơn.
Nguồn: solarpowerworldonline.com
Bài Viết Liên Quan
