农业发电可以改善非洲的水资源保护

谢菲尔德大学领导的研究在坦桑尼亚安装了一个离网农业光伏系统，在肯尼亚安装了一个并网农业光伏系统。他们发现，这些装置有助于提高作物产量和节约用水，同时发电的成本低于国家电网。

2024年11月22日瓦莱丽·汤普森和帕特里克·乔伊特

一个国际研究小组评估了在肯尼亚和坦桑尼亚部署农业光伏系统的好处。

“尽管东非的光伏发电潜力巨大，而且粮食安全需求迫切，但该地区的农业光伏发电潜力尚未得到探索。不仅如此，我们的一些研究结果与其他地方（如欧洲）的研究结果明显不同，这主要是由于气候的差异，”该研究的通讯作者理查德·兰德尔-博吉斯在接受《pv》杂志采访时表示。“我们惊讶地看到玉米的表现如此之好，不仅因为我们预计在太阳能电池板的阴影下产量会降低，而且因为它对该地区来说是如此重要的作物。”

Randle-Boggis补充说：“我们还发现，在炎热的时期，更多的作物在太阳能板下存活下来，这可能表明农业光伏发电可以保护作物免受未来更具挑战性的气候条件的影响。”该团队一直期望节约用水，但看到它转化为“每滴水收获更多”，一些作物在使用更少灌溉的情况下产量更高，“真是一个令人兴奋的发现”。

发表在《可再生可持续能源评论》（Renewable Sustainable Energy Reviews）上的研究论文《收获两次太阳：东非农业发电对能源、粮食和水的好处》说，撒哈拉以南非洲目前缺乏对农业发电对粮食-能源-水关系的好处的研究。

该研究论文的特点是两个系统收集的有关电力生产、作物性能、灌溉和环境参数的数据：位于坦桑尼亚东部莫罗戈罗的36.6千瓦离网阵列，位于坦桑尼亚农业组织可持续农业（SAT）的所在地；以及位于肯尼亚南部Isinya农业企业Latia Agribusiness Solutions （LAS）总部的62.1千瓦并网阵列。

两个阵列都高出地面3米，面板密度为50%。他们每个都有345瓦的太阳能模块，每组连接在一起，向北倾斜10度，论文说选择这样做是为了允许足够的水径流并减少面板污染。在太阳能电池板的下边缘安装了雨水收集系统，将雨水和面板清洁水导入储罐，补充了现有的集中灌溉系统。

在2022年6月至2023年5月期间，坦桑尼亚的系统产生了12.55兆瓦时的电力，研究人员估计，这相当于每年比坦桑尼亚国家电网节省5310美元。在肯尼亚，该系统的发电量为30.13兆瓦时，相当于阿联酋每年用电量的56%。研究人员表示，与电网的价格相比，这节省了5725美元，但他们补充说，如果充分利用，该系统可以节省超过1.8万美元。

研究人员分析了坦桑尼亚地区的八种作物生长情况，以及肯尼亚的四种作物生长情况。一些作物，如玉米、瑞士甜菜和豆类，在农业光伏下茁壮成长，但研究报告称，即使是那些产量较低的作物，仍为该地区带来了预期的经济回报。

在农业光伏系统下，作物在温暖期的生存能力有所提高。面板遮阳也有助于提高某些作物的产量，并有助于减少灌溉需求，而面板径流的雨水收集进一步减少了灌溉需求。遮荫也有助于减少蒸发造成的水分损失。

该研究的资深作者苏·哈特利教授说：“通过用太阳能电池板为作物遮阳，我们创造了一个小气候，帮助某些作物生产更多，但它们也能更好地抵御热浪，遮阳有助于节约用水，这在受气候变化严重威胁的地区至关重要。”

该研究报告在结论中说，无论是并网发电还是离网发电，都可以通过促进该地区的能源安全、适应气候变化的粮食生产和水资源保护，同时解决东非的多个可持续发展目标。“因此，这项技术可以为寻求优化发展投资以获得最大影响的政府和决策者提供重大利益，”该论文补充说。

但它也强调，这项研究的一些结果与温带地区现有的农业发电研究的结果形成了对比。该研究的主要作者理查德·兰德尔-博吉斯博士说：“重要的是要记住，一种方式并不适合所有人。”“我们需要根据特定地点定制这些系统，特别是在炎热干燥的气候下。”

国际研究小组由谢菲尔德大学领导，与国际林业研究中心、世界农林业中心和亚利桑那大学合作。

“总的来说，我们已经证明了农业发电可以同时造福东非的粮食、能源和水系统，”他说