农业光伏

农业光伏生产的法律因国家/地区而异。大多数类型的作物不适合这种技术。农业光伏设施的投资者可能有不同的目标，例如优化作物产量、作物质量或主要是在阵列周围种植一些作物的能源生产。

在这个概念最早出现的欧洲和亚洲，这个词被应用于专用的两用技术，通常是一个支架或电缆系统，将太阳能电池阵列抬高离地表约五米，以便农机进入土地，或在温室屋顶安装太阳能电池板的系统。这种系统产生的遮荫对作物生产有负面影响，但希望能源的生产可以抵消这种损失。世界各地的各种组织已经安装了许多实验地块。使农业光伏系统无利可图的最重要成本是光伏电池板的安装成本。在德国，据计算，通过补贴此类项目的发电量略高于300%（上网电价(FIT)），农业光伏系统对投资者来说具有成本效益，并且可能是其中的一部分未来的发电组合。

以此类农业光伏系统和日本为例，如果传统太阳能电池板覆盖250万英亩土地，传统光伏系统通常可以满足该国所有能源需求，而农业光伏系统将需要700万英亩农田。日本有大约1130万英亩的可用农田。另一方面，德国弗劳恩霍夫研究所一个促进使用太阳能的组织在2021年声称，德国所有可耕地的4%需要用太阳能电池板覆盖，才能满足该国的所有能源需求（装机容量约500GWp）。它认为，国家对耐阴作物（如浆果）的农业光伏系统总容量为1,700GWp，约占可耕地的14%。

然而，至少在美国，到2019年，一些作者开始扩大使用“农业光伏”一词来描述现有传统太阳能电池阵列中的任何农业活动。羊可以在传统的太阳能电池板之间放牧，无需任何修改。就效率而言，农业用地最适合太阳能发电场：太阳能产业可以通过用太阳能电池板领域取代农田来产生xxx的利润/电力，而不是使用贫瘠的土地。这主要是因为光伏系统在较高温度下通常会降低效率，并且农田通常是在潮湿的地区创建的-蒸汽压力的冷却效应是提高面板效率的重要因素。转换为太阳能电池板的最佳农田位于美国西部、南部非洲和中东。草原和湿地也是转换为太阳能发电用途的最佳土地类型。雪地或冰层是转换为太阳能发电的最差环境。因此，预计未来太阳能发电的增长将在不久的将来加剧对农田的竞争。假设加州SolarCity声称的中值功率潜力为28W/m2电力公司的一份报告粗略估计，用传统太阳能电池阵列覆盖世界不到1%的农田可以满足世界目前所有的电力需求（假设太阳停止移动，我们不再有云，假设不需要进入，并且该区域的整个区域都被面板覆盖）。此外，有些人将农业光伏定义为简单地在谷仓或牲畜棚的屋顶上安装太阳能电池板，或者，美国的一些小型项目将蜂箱安装在现有传统太阳能电池阵列的边缘，称为农业光伏系统。

目前正在积极研究三种基本类型的农业光伏：农作物之间有空间的太阳能电池阵列、农作物上方的高跷太阳能电池阵列和温室太阳能电池阵列。所有这三个系统都有几个变量，用于最大化面板和作物吸收的太阳能。农业光伏系统考虑的主要变量是太阳能电池板的角度-称为倾斜角。选择农业光伏系统位置时考虑的其他变量包括所选作物、面板高度、该地区的太阳辐照度和该地区的气候。

农业光伏设备有不同的设计。在1982年的最初论文中，Goetzberger和Zastrow发表了许多关于如何优化未来农业光伏装置的想法。

• 太阳能电池板在南方的方向，用于固定或东西向的太阳能电池板，用于在轴上旋转的电池板，
• 太阳能电池板之间有足够的间距，以便将光线充分传输到地面作物，
• 提升太阳能电池板的支撑结构，以均匀地面上的辐射量。

实验设施通常有一个控制农业区。在与农业光伏设备相同的条件下开发控制区，以研究该设备对作物发育的影响。

在北纬气候中，农业光伏预计会以积极和消极的方式改变作物的小气候，但没有净收益，通过增加湿度和疾病来降低质量，并需要更高的农药支出，但可以减轻温度波动，从而提高产量。在降水量低或不稳定、温度波动大且人工灌溉机会较少的国家，此类系统有望对小气候质量产生有益影响。

光伏阵列通常产生相对较少的温室气体，尽管它们确实需要钢来布线和安装，这将需要开采钢级煤、混凝土，并需要开采外来矿物，在整个生命周期内产生的排放物该产品远低于传统的发电形式。

如果经济上可行，农业和能源生产土地的双重用途在未来可以缓解对土地资源的竞争，并减少将自然区域转变为更多农田的压力。

Dupraz等人在论文中进行的初始模拟。2011年，“agrivoltaics”这个词首次被创造出来，计算出土地利用效率可能会提高60-70%（主要是在太阳辐照度的使用方面）。

迪内什等人。根据他们的模型，声称太阳能发电的价值与耐阴作物生产相结合，使部署农业光伏系统而不是传统农业的农场的经济价值增加了​​30%以上。据推测，农业光伏发电对夏季作物有益，因为它们产生的小气候以及热量和水流控制的副作用。