Massachusetts memimpin biaya dalam instalasi surya penggunaan ganda, memungkinkan untuk menumbuhkan beberapa tanaman dan hewan padang rumput sambil menghasilkan energi bersih.

Panel surya di ladang di Pusat Penelitian dan Pendidikan Tanaman Universitas Massachusetts tidak seperti yang kita harapkan. Alih-alih berjongkok di dekat bumi, mereka dipasang tujuh kaki dari tanah, dengan ruang yang luas bagi para petani atau sapi untuk berkeliaran di bawahnya. Panel dipisahkan oleh celah dua dan tiga kaki, alih-alih mengelompokkan dengan rapat. Cahaya mengalir melalui ruang-ruang ini dan, di bawahnya, barisan kale berdaun dan kubis Brussel menggantikan tanah atau rumput biasa.

Pengaturan yang tidak biasa ini adalah salah satu contoh pertama dari instalasi surya penggunaan ganda - kadang-kadang disebut agrivoltaics. Ini adalah array fotovoltaik yang terangkat cukup jauh dari tanah dan berjarak sedemikian rupa sehingga beberapa tanaman masih bisa tumbuh di sekitar dan di bawah panel. Tujuannya adalah untuk membantu para petani mendiversifikasi pendapatan mereka melalui pembangkit energi terbarukan, sambil menjaga lahan tetap digunakan untuk pertanian dan mengurangi emisi gas rumah kaca.

"Ini akan tampak seperti hal yang hebat - Anda bisa bertani dan menggunakan ruang yang sama persis untuk menghasilkan uang dari produksi solar," kata Brad Mitchell, wakil direktur eksekutif dari Federasi Biro Pertanian Massachusetts. "Tapi ini masih dalam tahap awal."

Gagasan untuk menghasilkan energi matahari dan menanam tanaman di tanah yang sama telah ada untuk sementara waktu. Demonstrasi dan instalasi penelitian yang terisolasi telah tersedia atau direncanakan di Indonesia Arizona, Jepang, dan Prancis. Namun, dalam beberapa tahun terakhir, konsep ini menjadi lebih menarik, karena harga panel fotovoltaik turun drastis, minat terhadap energi terbarukan meningkat, dan tekanan finansial pada petani kecil telah meningkat. Dan karena susunan surya sering menggantikan pertanian, menyebabkan ketegangan antara kedua penggunaan lahan, agrivoltaics dipandang sebagai potensi win-win.

Massachusetts berada di garis depan dorongan. Negara itu ambisius tujuan energi terbarukan—Sasaran saat ini membutuhkan 3,600 megawatt kapasitas angin dan matahari pada akhir 2020, dua kali lipat output negara saat ini 1,800 megawatt — telah menciptakan gelombang minat dalam pengembangan proyek surya, tetapi kepadatan populasi negara yang tinggi berarti bahwa tanah yang tersedia langka.

Selain itu, banyak pendukung makanan lokal berpendapat bahwa porsi makanan yang dikonsumsi di Massachusetts tidak memadai. Musim tanam yang pendek bersama dengan biaya tinggi untuk tenaga kerja dan tanah dapat menjadikan pertanian di Massachusetts suatu tawaran yang berbahaya secara finansial. Beberapa advokat mengatakan bahwa instalasi surya penggunaan ganda memiliki potensi untuk meringankan sejumlah masalah ini sekaligus.

Secara tradisional, ketika pengembang surya beralih ke lahan pertanian untuk proyek-proyek mereka, properti itu disewakan atau dijual kepada pengembang, lapisan tanah atas dilucuti, dan panel dipasang pada pijakan beton yang tertanam di tanah. Sementara pergeseran meningkatkan pembangkit energi terbarukan, itu melemahkan pasokan makanan lokal. Beberapa kabupaten bahkan telah mulai melarang pengembangan surya skala besar pada properti pertanian sebagai cara untuk melestarikan tanah.

Perkembangan penggunaan ganda sangat sesuai dengan kebutuhan Massachusetts, dan negara bagian mengambil kesempatan itu. Instalasi UMass, kemitraan antara perusahaan solar swasta Hyperion Systems dan universitas, adalah rumah bagi proyek penelitian unik yang bertujuan untuk menghitung dengan tepat bagaimana perbedaan harga tanaman ketika ditanam di bawah panel yang ditinggikan. Dan program insentif surya baru negara, yang dikenal sebagai Solar Massachusetts Renewable Target (SMART), menawarkan kompensasi tambahan untuk proyek penggunaan ganda.

"Sepengetahuan kami, tidak ada tempat lain yang melakukan apa yang kami lakukan," kata Michael Lehan, penasihat Hyperion Systems.

Cerita Asal Agrivoltaics

Kisah proyek penggunaan ganda di Massachusetts berasal dari 2008, ketika pemilik perusahaan konstruksi Dave Marley memasang susunan tenaga surya di atap kantor pusatnya di Amherst dan dengan cepat memutuskan bahwa ia ingin menghasilkan lebih banyak energi. Ketika ia mulai mempertimbangkan tanah pertanian sebagai lokasi, Marley bertekad untuk menemukan cara untuk menghindari gangguan penggunaan lahan pertanian.

“Dia terus menekankan, 'Saya ingin menjaga tanah tetap hidup dan sehat. Saya tidak ingin menutupi tanah, '"kata Gerald Palano, koordinator energi terbarukan untuk Departemen Sumber Daya Pertanian Massachusetts.

Di 2009, Marley terhubung dengan para peneliti di UMass dan di 2010 visinya menjadi kenyataan dengan pembangunan array panel-70 di sebuah ladang penelitian di South Deerfield, Massachusetts. Tahun berikutnya, Marley membentuk Hyperion Solar untuk mengejar pendekatan baru terhadap energi terbarukan ini. Marley meninggal di 2013, dan putranya James telah mengambil alih bisnis.

Hari ini, instalasi penggunaan ganda Dave Marley membayangkan tetap di tempatnya, memajukan tujuannya. Ujung bawah panel dinaikkan tujuh kaki dari tanah dan naik ke kaki 15 di udara. Mereka berjarak cukup jauh untuk memungkinkan sinar matahari melewati bidang di bawah ini dan dapat digeser secara horizontal untuk menyesuaikan celah. Panel didukung oleh tiang vertikal yang tertanam kaki 10 ke dalam tanah. Tidak ada beton yang digunakan, sehingga kerusakan pada tanah terbatas dan sepenuhnya dapat dibalik.

“Yang benar-benar dipedulikan petani adalah tanah,” kata Lehan. "Dan ada sedikit gangguan tanah."

Sejak susunannya online di 2011, Stephen Herbert, profesor agronomi di UMass, telah mempelajari dampak panel terhadap pertumbuhan tanaman. Hasilnya sangat menggembirakan.

Ketika ia menanam rumput dan tanaman hijauan lainnya untuk mendukung sapi penggembalaan, tanah di bawah panel menghasilkan lebih dari 90 persen volume sebanyak tanah yang menerima sinar matahari langsung. Untuk peternak sapi atau sapi perah, susunan agrivoltaik adalah "tidak punya otak," kata Hebert, di antara gigitan tunas Brussels segar yang dipetiknya dari tangkai di bawah panel.

Bisakah Agrivoltaics Bekerja?

Hasil awal menunjukkan bahwa, ketika ditanam di bawah panel, sayuran seperti paprika, brokoli, dan lobak Swiss dapat menghasilkan sekitar 60 persen dari volume yang akan dihasilkan dari sinar matahari penuh. Pada saat yang sama, sistem penggunaan ganda menawarkan sekitar setengah kapasitas pembangkit listrik per hektar dari instalasi konvensional, dan biayanya lebih tinggi.

Namun, sementara sistem ini menawarkan lebih sedikit pembangkit energi dan produktivitas tanaman yang lebih rendah daripada panel surya atau pertanian saja, kombinasi ini umumnya terbayar.

"Tentu saja," kata Lehan, Palano, dan James Marley, hampir bersamaan.

Hyperion memperkirakan bahwa instalasi penggunaan ganda membayar sendiri dalam waktu sekitar delapan tahun, dalam kondisi rata-rata. Hibah negara bagian dan federal dapat mempersingkat timeline itu.

Untuk membantu mempercepat pengadopsian pendekatan baru ini, Massachusetts mempertaruhkan sejumlah uang. Pada bulan November, negara meluncurkan program SMART, yang membayar tingkat dasar tetap untuk setiap energi yang dihasilkan oleh pemilik solar. Jumlah yang mereka peroleh kemudian dikurangkan dari biaya listrik yang mereka dapat dari grid ketika panel tidak menghasilkan daya yang cukup. Jika pemilik menghasilkan lebih banyak energi daripada yang mereka gunakan, mereka dapat menerapkan kredit itu untuk tagihan masa depan.

Tarif dasar untuk instalasi surya ini berkisar dari 15 sen hingga 39 sen per kilowatt-jam, tergantung pada ukuran dan lokasi pengembangan. Proyek yang menggabungkan panel surya dengan pertanian menghasilkan tambahan 6 sen per kilowatt-jam. Secara praktis, itu berarti bahwa sistem 1-megawatt di lahan pertanian, dengan panel surya dalam posisi tetap yang dapat menghasilkan sekitar 1.2 juta kilowatt-jam energi dalam setahun, akan menghasilkan $ 72,000 tambahan untuk tagihan listrik.

Dalam enam minggu pertama SMART, lima aplikasi mengusulkan proyek penggunaan ganda dan dua aplikasi lainnya telah mengajukan permintaan pra-penentuan, langkah awal dalam proses. Beberapa pengembang lagi telah bertanya tentang perkembangan potensial, kata Palano. Proyek yang diusulkan berkisar dari 249 kilowatt ke 1.6 megawatt.

"Kami pikir tingkat minatnya ada dari pengembang berskala besar dan lainnya tetapi konsepnya baru, sehingga mereka perlu menginvestasikan lebih banyak waktu untuk lebih memahami," katanya. "Kami senang melihat minat sejauh ini."

Tidak setiap daerah pertanian akan mendapat manfaat dari agrivoltaics. Biaya tambahan dan upaya mungkin tidak masuk akal di wilayah yang sudah memiliki banyak ruang terbuka, non-pertanian untuk menampung array surya, misalnya.

Array surya penggunaan ganda di Massachusetts.

Namun, di tempat-tempat seperti Massachusetts, Palano mengatakan teknologi hanya akan menjadi lebih baik dan lebih bermanfaat. Dia sudah melihat minat pada panel yang bergerak mengikuti matahari, memaksimalkan pembangkitan energi mereka. Dia juga mengharapkan peningkatan minat dalam penyimpanan, pada dasarnya baterai besar yang dapat mengumpulkan daya dan menyimpannya untuk digunakan ketika matahari tidak bersinar. Masa depan bahkan mungkin termasuk panel tembus cahaya yang akan memungkinkan lebih banyak cahaya untuk tanaman yang tumbuh di bawah, tambahnya.

"Kami mengatakan, 'mari kita lihat apakah kita bisa mendapatkan ini ke tingkat berikutnya,'" kata Palano. "Kami menantikan inovasi."

Artikel ini awalnya muncul di Santapan sipil

Tentang Penulis

Sarah Shemkus adalah seorang reporter dan editor lepas yang menulis tentang bisnis, teknologi, makanan, dan tempat-tempat di mana mereka semua bertemu. Karyanya seperti muncul di The Boston Globe, Penjaga, Slate, dan publikasi bagus lainnya. Kesukaannya meliputi pasar petani, lautan, data, keju cheddar yang tajam, novel misteri, Radio Publik Nasional, ketepatan waktu, perjalanan, dan tata bahasa yang tepat. Ikuti Sarah di Twitter @shemkus.

Foto teratas: Tomat tumbuh di bawah panel surya di University of Massachusetts. (Semua foto berasal dari Sistem Hyperion.)

Buku terkait

at Pasar InnerSelf dan Amazon