马萨诸塞州在双用途太阳能装置方面处于领先地位，这使得在生产清洁能源的同时，还可以种植一些农作物和放牧牲畜。
马萨诸塞大学作物研究与教育中心田间的太阳能电池板与我们大多数人印象中的截然不同。它们并非紧贴地面，而是架设在离地七英尺（约2.1米）的高处，为农民或牛群留出了充足的活动空间。电池板之间也保持着两到三英尺（约60-90厘米）的间距，而非紧密排列。阳光透过这些缝隙照射进来，而电池板下方，成排的羽衣甘蓝和抱子甘蓝取代了常见的裸露土地或草地。
这种独特的装置是双用途太阳能装置（有时也称为农光互补）的首批范例之一。它是一种架设在足够高的位置、间距合理的光伏阵列，使得部分农作物可以在光伏板周围和下方生长。其目标是帮助农民通过可再生能源发电实现收入多元化，同时保持土地的农业用途并减少温室气体排放。
“这看起来是一件很棒的事情——你可以耕种土地，同时还能利用同一块土地通过太阳能发电赚钱，”布拉德·米切尔说道，他是……的副执行董事。 马萨诸塞州农场局联合会“但这仍处于早期阶段。”
在同一块土地上同时生产太阳能和种植农作物的想法由来已久。一些独立的示范和研究设施已经建成或正在规划中。 亚利桑那, 日本和 法国然而，近年来，随着光伏电池板价格暴跌、人们对可再生能源的兴趣日益浓厚以及小农户面临的经济压力不断增大，这一概念变得更具吸引力。而且，由于太阳能发电阵列通常会占用农业用地，导致两种土地用途之间的矛盾，因此，农光互补被视为一种潜在的双赢方案。
马萨诸塞州走在了这场变革的前沿。该州雄心勃勃 可再生能源—目前的目标是到2020年底实现3,600兆瓦的风能和太阳能装机容量，比上年翻一番。 该州目前的产出 1,800兆瓦的装机容量引发了人们对开发太阳能项目的兴趣激增，但该州人口密度高，可用土地稀缺。
此外，许多当地食品倡导者认为，马萨诸塞州消费的食物中，本地种植的比例不足。生长季短，加上劳动力和土地成本高，使得在马萨诸塞州务农在经济上风险很大。一些倡导者表示，双用途太阳能装置有可能同时缓解其中的一些问题。
传统上，当太阳能开发商选择农田建设太阳能发电项目时，他们会租赁或购买土地，剥离表层土壤，然后将太阳能电池板安装在埋入地下的混凝土基座上。虽然这种转变促进了可再生能源的发电，但却削弱了当地的粮食供应。 县 为了保护土地，一些地方甚至开始禁止在农业用地上进行大规模太阳能开发。
双用途开发项目尤其符合马萨诸塞州的需求，该州正积极把握这一机遇。马萨诸塞大学（UMass）的太阳能发电设施是私营太阳能公司Hyperion Systems与该大学合作的成果，其中一项独特的研究项目旨在精确计算不同作物在架空太阳能板下生长的生长情况。此外，该州新推出的太阳能激励计划——“马萨诸塞州太阳能可再生能源目标”（SMART）——也为双用途项目提供额外补贴。
“据我们所知，其他地方都没有做我们正在做的事情，”Hyperion Systems 的顾问 Michael Lehan 说。
农光互补技术的起源故事
马萨诸塞州的双用途项目历史可以追溯到2008年。当时，建筑公司老板戴夫·马利在位于阿默斯特的总部大楼屋顶安装了太阳能电池板，并很快决定要生产更多能源。当他开始考虑在农田上安装太阳能电池板时，马利决心找到一种方法，既能满足能源需求，又能避免干扰土地的农业用途。
“他一直强调，‘我想让土地保持生机勃勃，我不想掩盖土地，’”马萨诸塞州农业资源部可再生能源协调员杰拉尔德·帕拉诺说道。
2009年，马利与马萨诸塞大学的研究人员建立了联系。2010年，他的设想成为现实，在马萨诸塞州南迪尔菲尔德的一个研究农场建造了一个由70块太阳能电池板组成的阵列。次年，马利成立了Hyperion Solar公司，致力于推广这种新型可再生能源。马利于2013年去世，他的儿子詹姆斯接管了公司。
如今，戴夫·马利设想的这种两用装置依然屹立，并不断推进着他的目标。太阳能电池板的下端离地七英尺，最高处达十五英尺。它们之间的间距足够大，可以让阳光照射到下方的田野，并且可以水平移动来调整间距。电池板由埋入地下十英尺的垂直立柱支撑。由于未使用混凝土，因此对土壤的破坏有限且完全可逆。
“农民真正关心的是土地，”莱汉说。“而且对土壤的破坏也降到了最低。”
自2011年该阵列投入使用以来，马萨诸塞大学阿默斯特分校农学教授斯蒂芬·赫伯特一直在研究这些面板对作物生长的影响。他的研究结果令人鼓舞。
当他种植牧草和其他饲料作物来放牧牛群时，太阳能电池板下的土地产量比阳光直射的土地高出90%以上。赫伯特一边说着，一边从太阳能电池板下的一根茎秆上摘下一颗新鲜的抱子甘蓝，他表示，对于肉牛或奶牛养殖户来说，农光互补系统是“显而易见的”。
农光互补可行吗？
初步结果表明，在太阳能板下种植的蔬菜，例如辣椒、西兰花和瑞士甜菜，产量约为在阳光充足环境下的60%。同时，这种双用途系统每英亩的发电量约为传统装置的一半，而且成本更高。
然而，虽然这些系统产生的能源较少，作物产量也低于太阳能电池板或单独农业，但这种组合通常是值得的。
“绝对正确，”莱汉、帕拉诺和詹姆斯·马利几乎异口同声地说。
Hyperion公司估计，在一般情况下，其两用设施大约八年即可收回成本。州政府和联邦政府的拨款可以缩短这一时间。
为了加速推广这种新方法，马萨诸塞州投入了资金。去年11月，该州启动了SMART计划，向太阳能用户支付固定的基本费用，费用按每千瓦时发电量计算。当太阳能电池板发电量不足时，用户从电网购电的费用将从这笔基本费用中扣除。如果用户发电量超过用电量，多余的电量可以抵扣未来的电费。
这些太阳能装置的基本电价根据项目规模和位置的不同，每千瓦时15美分到39美分不等。将太阳能电池板与农业相结合的项目，每千瓦时可额外获得6美分。实际上，这意味着在农田上安装一个1兆瓦的固定式太阳能电池板系统，每年可产生约1.2万千瓦时的电量，就能为业主节省72,000万美元的电费。
在SMART项目启动后的前六周，已有五份申请提交了双用途项目方案，另有两份申请提交了预审申请，这是该流程的早期阶段。帕拉诺表示，还有几家开发商咨询了潜在的开发项目。这些拟建项目的装机容量从249千瓦到1.6兆瓦不等。
他说：“我们认为大型开发商和其他机构对此很感兴趣，但这个概念比较新，所以他们需要投入更多时间来更好地了解。我们很高兴看到目前为止大家表现出的兴趣。”
并非所有农业区都能从农光互补中获益。例如，在一些已经拥有大量空旷的非农业用地可用于建设太阳能发电阵列的地区，增加的成本和投入可能并不划算。
马萨诸塞州的一座两用太阳能阵列。
帕拉诺表示，在像马萨诸塞州这样的地方，这项技术只会越来越好，越来越实用。他已经看到人们对能够追踪太阳、最大限度提高发电量的太阳能电池板产生了兴趣。他还预计人们对储能技术的兴趣也会日益增长，储能技术本质上就是大型电池，可以收集电能并储存起来，以便在阳光不足时使用。他补充说，未来甚至可能出现半透明的太阳能电池板，可以让更多的光线照射到下方的植物上。
帕拉诺说：“我们想看看能否将这项技术提升到一个新的水平。我们期待着创新。”
这篇文章最初出现在 民间美食
关于作者
莎拉·谢姆库斯是一位自由撰稿人和编辑，她的写作主题涵盖商业、科技、美食以及这些领域交汇之处。她的作品曾发表于…… “波士顿环球报”, 守护者她曾为《Slate》等优秀刊物撰稿。她热爱农贸市场、海洋、数据、浓郁的切达干酪、悬疑小说、美国国家公共广播电台、守时、旅行和规范的语法。在推特上关注Sarah：@shemkus。
上图：马萨诸塞大学太阳能电池板下生长的番茄。（所有照片均由Hyperion Systems公司提供。）
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