Largest agrivoltaic research project in U.S. advances renewable energy while empowering local farmers

Het wereldwijd geïnstalleerd vermogen van agrivoltaïsche energie, of de gezamenlijke ontwikkeling van hetzelfde stuk grond voor zowel zonne-energie als landbouw, is snel gegroeid van ongeveer 5 MW in 2012 tot ongeveer 2.900 MW in 2020. Een van de grootste drijvende factoren voor deze groei is de noodzaak om door te gaan met het bouwen van zonne-energieprojecten om klimaatverandering tegen te gaan in het licht van de afnemende beschikbare niet-agrarische grond. Volgens het National Renewable Energy Laboratory (NREL) zou zonne-energie tegen 2030 bijna 2 miljoen hectare land in de Verenigde Staten kunnen beslaan. Een recent onderzoek van de Oregon State University schat ook dat het omzetten van slechts 1% van de Amerikaanse landbouwgrond in agrivoltaïsche energie niet alleen zou voldoen aan de nationale doelstellingen voor hernieuwbare energie, maar ook water zou besparen en een duurzaam voedselsysteem op lange termijn zou creëren. Bovendien is aangetoond dat agrivoltaïsche installaties de gewasproductie verhogen, efficiëntie van zonnepanelen evenals het inkomen van de boeren.

Dit zijn slechts enkele van de drijfveren achter NREL’s Innovatieve locatievoorbereiding en impactvermindering op het milieu (InSPIRE) programma, waarmee ongeveer 10 jaar geleden het diepgaande onderzoek naar tweeërlei landgebruik door NREL werd gelanceerd. NREL doet nu onderzoek op bijna 30 locaties in het hele land, waarbij sommige locaties gericht zijn op inheemse vegetatie en andere die meer gericht zijn op bestuivers, weidegras ter ondersteuning van grazend vee of tuinbouwgewassen. Van deze locaties is Jack’s Solar Garden, een 1,2 MW zonnepark in Boulder County, Colorado, uniek omdat het het grootste agrivoltaïsche onderzoeksproject in de Verenigde Staten vertegenwoordigt en alle vier soorten vegetatie op één locatie omvat. Jack’s biedt niet alleen ruime agrivoltaïsche onderzoeksmogelijkheden aan partnerinstellingen zoals NREL, Colorado State University en de University of Arizona, maar is ook een gemeenschappelijke zonnetuin die dient als een lokaal centrum van onderwijs en dienstverlening aan de gemeenschap met de hoop een nieuwe generatie dualistische -landbouwers via de non-profittak, de Colorado Agrivoltaic Learning Center.

Jack’s Solar Garden in Boulder, Colorado. Foto met dank aan Namasté Solar

Familieboerderij brengt nieuwe zonne-oogst op

Jack’s is al bijna 50 jaar een familiebedrijf en wordt al bijna 50 jaar geëxploiteerd. Het is gevestigd op een boerderij van 24 hectare die in 1972 werd gekocht door de grootvader van Byron Kominek, Jack Stingerie. Hoewel de boerderij was gebruikt voor de productie van hooi en luzerne, kwam Kominek erachter dat deze gewassen de rekeningen niet meer betaalden. Kominek, een voormalig USAID-functionaris voor natuurlijke hulpbronnen en vrijwilliger van het Peace Corps met een Master of Science in milieutechniek, is altijd gepassioneerd geweest door het milieu en bezorgd over het maken van een positieve impact. Kominek besloot dat hij, in plaats van te concurreren met buren door zijn land te ontwikkelen tot een kippen- of boomkwekerij, een agrivoltaïsche boerderij wilde bouwen die zowel zou dienen als een bron van meer inkomen voor zijn gezin als ten goede zou komen aan zijn lokale gemeenschap.

Volgens Kominek wilde hij dat de boerderij “een model zou zijn voor andere kleine boerderijen die hun bodem productief willen houden en tegelijkertijd willen profiteren van de economische voordelen die de productie van schone energie kan bieden.” Van het werken aan het bijwerken van lokale bouwvoorschriften tot het indienen bij en winnen van een aanvraag voor een voorstel van het lokale nutsbedrijf, Kominek zocht actief naar een zeer productieve gemeenschapszonneboerderij op het land en bouwde deze. Jack’s produceert nu genoeg energie om ongeveer 300 huishoudens van stroom te voorzien en heeft meer dan 50 residentiële abonnees, vijf commerciële abonnees, evenals de stad Boulder en Boulder County als abonnees. Daarnaast worden onder de zonnepanelen 40 soorten planten gezaaid, zoals bramen, kruiden en tomaten, en zijn er 3.000 bomen, struiken en andere bestuiversvriendelijke planten rondom de zonnepanelen geplant.

Bouwuitdagingen voor tweeërlei gebruik overwinnen

Hoewel Namasté Solar uitgebreide ervaring heeft op het gebied van agrivoltaics en co-located bestuivingshabitats, koos Kominek vanwege zijn reputatie voor het in Colorado gevestigde, 16-jarige veteraanbedrijf uit de industrie. Het 1,2 MW-zonnestelsel is gebouwd met 3.276 zonnepanelen in combinatie met aanpasbare Solar FlexRack TDP Solar Trackers. Kominek raakte oorspronkelijk bekend met het topwerk van Namasté Solar door de ontwikkeling, engineering, het ontwerp en de bouw van de 1-MW Solinator Tuin, die nu zonne-energie levert voor de stad Fort Collins en een bestuiverstuin herbergt.

Eerste uitdaging: zonnepanelen en trackersysteem op grotere en variërende hoogtes installeren

De veelzijdige TDP 1.0 Solar Trackers van Solar FlexRack worden geïnstalleerd door Namasté Solar in Jack’s Solar Garden op een van de twee unieke hoogten om beter inzicht te krijgen in de verschillende microklimaten die worden gecreëerd door de verschillende hoogtes van panelen, en de daaruit voortvloeiende impact op de onderliggende vegetatie.

Terwijl typische zonnepanelen 2 tot 3 ft boven de grond staan, moeten zonnepanelen op agrivoltaïsche locaties vaak op grotere hoogte worden geïnstalleerd om voldoende zonlicht de vegetatie eronder te laten bereiken en landbouwmachines gemakkelijk te laten navigeren. Aangezien Jack’s ook dienst doet als onderzoekscentrum voor de landbouw, moesten de zonnepanelen en het zonnevolgsysteem op verschillende hoogtes worden geïnstalleerd, zodat onderzoekers de verschillende microklimaten die door de verschillende hoogtes van de panelen worden gecreëerd, beter kunnen begrijpen.

Namasté Solar, een coöperatie die eigendom is van werknemers en Gecertificeerde B Corporation, selecteerde de enkelassige TDP Solar Trackers van Solar FlexRack vanwege hun veelzijdigheid, omdat ze Namasté Solar in staat stelden om gemakkelijk en efficiënt tweederde van de zonnepanelen van 1,8 meter hoog en een derde van de zonnepanelen 8 meter hoog te installeren. Namasté Solar koos ook voor de TDP Solar Trackers vanwege hun slimme backtracking, die schaduw over rijen vermindert en de energieproductie verhoogt.

Tweede uitdaging: voorkomen dat de eigen bodem te verdicht wordt

Byron Kominek, eigenaar van Jack’s Solar Garden, rijdt op de tractor van zijn familie door hun zonne-energiesysteem. Foto door NREL

Gezien haar uitgebreide eerdere ervaring met projecten voor tweeërlei gebruik, wist Namasté Solar ook dat het van cruciaal belang was om te voorkomen dat de inheemse grond te verdicht werd, wat de aanplant van bepaalde soorten mogelijk zou kunnen beperken. Het bedrijf identificeerde daarom proactief strikte rijstroken voor zwaar materieel en zorgde ervoor dat het personeel en alle onderaannemers binnen deze rijstroken bleven. Namasté Solar vermeed ook een te sterke verdichting van de eigen bodem door het gebruik van grind helemaal achterwege te laten.

Derde uitdaging: apparatuur en burgers beschermen

Omdat dit project geen omheining had en er regelmatig boeren actief zouden zijn onder de zonnepanelen, moesten alle elektrische geleiders goed worden afgedekt. Terwijl geleiders normaal gesproken in de vrije lucht zouden zijn, besloot Namasté Solar om een ​​robuust mesh-dierbeschermingsproduct onder de geleiders te implementeren om zowel de apparatuur van het zonnestelsel als de burgers te beschermen, waardoor het project minder risico’s lopen en langdurige verplichtingen worden vermeden.

Agrivoltaïsch onderzoek zorgt voor landelijke educatie en begeleiding

Van het verhogen van de efficiëntie van zonnepanelen tot het besparen van water tot het verhogen van de gewasopbrengst, de bevindingen van dit project zullen cruciale inzichten opleveren om de verspreiding van duurzame energieprojecten voor tweeërlei gebruik in de Verenigde Staten mogelijk te maken. Onderzoek van een projectlocatie in Arizona heeft al uitgewezen dat zonnepanelen met daaronder gewassen ongeveer 16°F koeler bleven en 2% meer elektriciteit produceerden dan zonnepanelen zonder gewassen eronder. De onderzoekspartners van Jack hopen soortgelijke overtuigende resultaten te vinden. Jon Wedel, mede-eigenaar en senior directeur commerciële diensten voor Namasté Solar, zei dat het verhogen van de efficiëntie van zonnepanelen in feite deel uitmaakt van wat Namasté Solar in de eerste plaats naar dit agrivoltaïsche project trok. Verder ondersteunend onderzoek van Jack’s naar verhoogde energieopbrengst in de context van agrivoltaïsche projecten zal waarschijnlijk meer installateurs en ontwikkelaars overtuigen om dual-use projecten aan te nemen.

Schaduw van zonnepanelen kan ook zorgen voor koelere, vochtigere microklimaten voor vegetatie, en onderzoekers willen door onderzoek bij Jack’s beter begrijpen of dit kan helpen bij het ondersteunen van gewassen die vatbaar zijn voor verwelking in droge klimaten zoals Colorado’s. Onderzoek wijst al uit dat er een potentieel is om de gewasproductie te verhogen met maximaal 70% evenals het verminderen van het waterverbruik door: 30% bij het co-lokaliseren van zonnepanelen met gewassen, en onderzoekers anticiperen op soortgelijke bevindingen van Jack’s. Denver-gebaseerd Sprout City Farms zal de gewasproductie onder het zonnepaneel bij Jack’s beheren en nauw samenwerken met de onderzoeksinstellingen van Jack’s.

Een bijenkorf die wordt beheerd door Best Bees en wordt gesponsord door Google in Jack’s Solar Garden. Best Bees installeert en onderhoudt bijenkorven op commerciële en residentiële eigendommen in de VS en streeft ernaar de gezondheid van bijen te verbeteren en de bijenpopulaties uit te breiden. Foto met dank aan Byron Kominek

Jack’s helpt ook worstelende vlinders, bijen en andere bestuiverssoorten, die verantwoordelijk zijn voor de bestuiving van bijna 75% van alle gewassen die door mensen worden geconsumeerd, door bloemen en grassen onder zonnepanelen toe te voegen. Dit is van cruciaal belang, vooral omdat milieustressoren, zoals landontwikkeling en pesticiden, ertoe hebben geleid dat het aantal bijenkolonies per hectare sinds 1962 met 90% is afgenomen bij Amerikaanse gewassen die bestuiving door bijen vereisen. Naast de partnerschappen met onderzoeksinstellingen werkte Jack’s samen met Audubon Rockies om in mei 2020 de grootste Habitat Hero in Colorado rond de omtrek van het zonnepaneel te planten – ongeveer 3.000 bestuivervriendelijke vaste planten -. Met name bestuivervriendelijke planten hebben lange wortelsystemen, die helpen water te besparen door regen op te nemen, wat belangrijk is voor semi-aride gebieden zoals Colorado. Het opnemen van bestuivershabitats onder zonnepanelen biedt ook de mogelijkheid om op grote schaal grote bestuivershabitats te creëren, waarvan de omliggende landbouwgemeenschappen kunnen profiteren door een hogere gewasopbrengst.

Gemeenschapszonneboerderij verbreedt toegang tot zonne-energie, ondersteunt huishoudens en boeren met een laag inkomen

Naast het leveren van kritisch nationaal onderzoek naar projecten voor tweeërlei gebruik, heeft Jack’s Solar Garden ook schone energie en bijbehorende voordelen opgeleverd voor degenen die er voorheen geen toegang toe hadden. Rapporten van NREL schatten dat slechts 22 tot 27% van de residentiële daken zonnepanelen kan plaatsen.

Sprout City Farms, een in Denver gevestigde non-profit landbouworganisatie die verantwoordelijk is voor het beheer van de gewasproductie onder de zonnepanelen bij Jack’s, doet een eerste bewerking onder de panelen. Afgebeeld zijn Mega Caley, uitvoerend directeur, en Brittany Staie, boerderijmanager bij Jack’s Solar Garden, voor Sprout City Farms.

Jack’s doneert ook 2% van zijn energieproductie aan huishoudens met een laag inkomen in Boulder County en heeft een Artist on the Farm-programma om lokale creatievelingen te ondersteunen. Bovendien zal het voedsel dat bij Jack’s wordt verbouwd, ten goede komen aan inwoners van Longmont die voedselonzekerheid ervaren, aangezien het voedsel dit jaar zal worden gedistribueerd via de Longmont-boerenmarkt en iedereen met voordelen van het federale Supplemental Nutritional Assistance Program (SNAP) het voedsel voor de halve prijs kan kopen .

Studenten en leden van de gemeenschap hebben ook de mogelijkheid om Jack’s te bezoeken om meer te weten te komen over landbouw, zonne-energie en landgebruikbeheer via Jack’s nieuwe non-profitorganisatie, de Colorado Agrivoltaic Learning Center. Sprout City Farms zal ook broedplaatsen bij Jack’s aanbieden om nieuwe boeren te helpen hun bedrijfsplannen te testen en mentorschap te krijgen van ervaren personeel in de komende landbouwseizoenen. Jack’s cultiveert daarom de volgende generatie agrivoltaïsche boeren en bewijst tegelijkertijd het economische model voor tweeërlei gebruik, dat boeren in staat stelt hun land te behouden en hun landbouwactiviteiten te verbeteren, terwijl ze een nieuwe bron van inkomsten uit zonne-energie toevoegen.

Met de hulp van Namasté Solar en Solar FlexRack is Jack’s erin geslaagd het idee van een gemeenschap met succes te benadrukken en tegelijkertijd cruciaal nationaal onderzoek en onderwijs te ondersteunen. Jack’s zal ook de levensvatbaarheid van agrivoltaïsche energie blijven bewijzen – zowel voor het inkomen van boeren als voor toekomstige installateurs en ontwikkelaars van schone energie, wat op zijn beurt zal leiden tot grotere nationale welvaart en de ontwikkeling van meer duurzame energieprojecten.


Deze case study is bijgedragen aan Solar Power World door: HansenRE.

Comments are closed.