放置在农业领域的太阳能电池阵列既有利于能源，也有利于农作物生产。
2008年，马雷(J. David Marley)在美国马萨诸塞州阿默斯特(Amherst)拥有一家建筑公司。他刚刚在他位于市中心的办公楼的屋顶上建造完成了一个大型太阳能电池板。
他了解到，把太阳能电池板放在屋顶所需的劳动和努力，要比在地面上建造太阳能电池板要昂贵得多。
在人口稠密的马萨诸塞州，农田相对稀少，只有10%的食物是自产的。马雷想，如果他把太阳能电池板放在农田里，它们会对粮食生产产生什么影响呢？
经过十年多的实验，11位科学家上个月撰写的一份研究报告给了我们答案。在大多数情况下，农民和国家未来的粮食供应将受益于田间安装的太阳能电池板，特别是在气候变化带来了更多干旱和温度灼热的农业地区。
研究发现，安装太阳能电池阵列的传统方式往往会放大热量。这些阵列通常坐落在一层白色碎石上，这些碎石掩盖了植被并将阳光反射回到太阳能阵列上。这样可以提高温度，并可能导致减少1%到3%的发电量。
该研究指出，放牧动物和许多蔬菜作物可以受益于太阳能电池板下方的部分阴影。此外，由此产生的可再生电力相当于另一种作物，给农民带来更多的收入，并减少全国化石燃料电力的排放。
美国能源部下属的国家可再生能源实验室(NREL)支持了多项太阳能农场试验。该实验室在最近的一份声明中表示，太阳能电池阵列的共存“可能在许多农业领域带来双赢”的结果。
上个月，NREL帮助宣传了发表在《自然可持续性》杂志上的一项研究。“这是把太阳能电池阵列放在活跃的农场领域的概念。研究发现，这些阵列“影响了三种不同粮食作物的植物活动的各个方面”，通常都使得这三种不同粮食作物发展的更好。这项研究预测，未来用于灌溉美国亚利桑那州干旱农田的水将有“可观的”节约。这项研究也是在那里对农作物进行的测试。
NREL研究员麦克尼克(Jordan Macknick)说，在美国偏远地区有25项实验，其中包括在科罗拉多州放牧动物，在俄勒冈州种植番茄、土豆和西瓜，但不进行灌溉。其他措施包括在明尼苏达州的太阳能电池板保护的花朵周围饲养蜜蜂，以及在马萨诸塞州的蔓越莓沼泽上放置太阳能电池板。
他说：“我们估计，到2030年，美国将有大约300万英亩的土地上面安装太阳能板用于农业和能源生产。”
早在20世纪80年代初，德国、法国和日本就已经有了这样的实验。他们都曾表示太阳能电池阵列和农业之间的有益结合，但当马雷2008年在阿默斯特开始他的实验时，他对这些还一无所知。
但他确信，传统的太阳能电池阵列必须重新设计，才能推广给农民。反光的砂砾将与传统的混凝土地基和钢管一起被移除。当传统的阵列低悬在地面上时，马雷想把它们抬高至少7英尺的地方。这将为动物提供足够的空间来吃草，同时允许拖拉机在下面裸露的土地上种植庄稼。
安妮·马雷(Anne Marley)曾这样评价她的丈夫：“他是一个有计划、急于为气候变化做点什么的人。他觉得我们不能再推迟了，与其等着政府来做这件事，不如我们来推动这项事业。”
食品和能源
J.大卫马利(J. David Marley)成立了一家名为Hyperion Systems LLC的公司，并与他毕业的马萨诸塞大学阿姆赫斯特分校(University of Massachusetts, Amherst)建立了合作关系，于2009年建立了一个试验场。他设想可以在木杆结构上建造阵列，如果农民想种植其他作物，木杆结构可以拆除。
这些阵列高达15英尺(约合8米)，为种植提供了空间，还可以让雨雪流走。农学家斯蒂芬·赫伯特(Stephen Herbert)帮助确定了面板之间的最佳间距，以便让足够的阳光照射到地面。
赫伯特回忆说，将太阳能电池阵列与放牧牛羊的牧场相结合的有利经济效益是“显而易见的”。牧场、家畜和发电量都从中受益。
后来，马雷为这些设计申请了专利，并从美国教育部获得了150万美元的拨款，用于向技术学校的学生传授太阳能光伏系统的新用途。赫伯特在他的农学课上延续了这一传统，他解释了这些实验是如何培育出各种各样的蔬菜——包括羽衣甘蓝、唐莴苣、莴苣、豆类、西兰花和胡椒——以及在马萨诸塞州的不同地块上共同盈利的可再生电力。
正如赫伯特所解释的那样，政府将不得不更多地参与进来，并就如何使用新系统做出决定”。
政府当然已经更多地参与其中。自2017年以来，美国马萨诸塞州能源和农业资源部门一直在努力争取一项鼓励农民尝试可再生能源的拨款计划。与此同时，该计划试图限制出售太阳能阵列的公司占用太多的农田。
2017年，马萨诸塞州设定了到2020年太阳能发电量达到1600兆瓦的目标，但为了保护农田，设定了限制。农场50%的土地必须暴露在阳光下。现在，该州正计划增加800兆瓦，并正在考虑一项提案，如果农民们继续扩大阵列覆盖的地区，他们将享受更低的电价。
更多的农民希望加入这个项目，一些太阳能行业的倡导者正在推动4800兆瓦。他们希望获得更多的耕地，为附近社区带来更高比例的可再生能源。赫伯特认为，没有太阳能电池板的农田比例可能会略低于50%，但对农民来说仍有经济意义。除此之外，他认为现有的农田应该保留下来种植传统作物，而不是用来提高发电量。
目前，由于美国正在起草新的规定，该计划暂时搁置；它们预计在明年二月份发布。
与此同时，人们对农业的兴趣继续蔓延。美国能源部的项目在2015年保留了马雷的公司Hyperion作为合作伙伴，并计划在波多黎各建立一个新的实验基地。土地被用来养牛和种植咖啡。
这个项目的顾问将是马雷的儿子、亥伯龙神公司的新任经理杰克·马雷。他说，美国能源部的项目名为“创新场地准备和减少对环境的影响”，反映了他父亲在使用农田方面的保守做法。“他的首要任务不是让土地停产，”杰克·马雷说。“他相信食物第一，能量第二。”
最初的想法是1981年德国两位科学家的成果。他们发表了一篇名为《电池板下的土豆》的论文，这篇论文首次展示了太阳能电池阵列在农业应用上的经济效益。
NREL的研究人员马克尼克(Macknick)说，这一想法已经在世界各地传播开来，它将产生更多的创新，包括印度一些公司计划在灌溉沟渠上方悬挂太阳能电池板，用以发电，同时降低宝贵的灌溉用水的蒸发。
他说，美国也正在进行更多的创新。在美国，一些公司正在考虑使用半透明的太阳能电池板来吸收更多的阳光，并建造太阳能电力温室来将电力和工厂生产结合起来。“太阳能”西红柿和蜂蜜正在农贸市场上出售。
实验还在继续。他说:“在小国家或那些没有很多可用农田的国家，人们对这个项目的兴趣很大。”“在那里，你会看到很多食物与能源的冲突，有一些方法可以帮助你将这些冲突最小化。”
他补充道:“但在如何发展这一项目方面，仍有许多悬而未决的问题。”
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