农光互补：节约非洲水资源

由谢菲尔德大学领导的研究团队在坦桑尼亚安装了一个离网型农光互补系统，并在肯尼亚安装了一个并网型农光互补系统。研究发现，这些设施不仅提升了农作物的产量并节约了水资源，而且其发电成本低于国家电网。

国际研究团队评估农光互补系统益处

研究通讯作者理查德·兰德尔-博吉斯(Richard Randle-Boggis)在接受PV Magazine采访时表示：“尽管东非的光伏发电潜力巨大，同时也面临紧迫的粮食安全需求，但该地区农光互补的潜力此前尚未被挖掘。而且，我们的一些研究结果与其他地区(如欧洲)的研究存在显著差异，这主要是由于气候条件的不同。我们很惊讶地发现，玉米作为当地的重要作物，在光伏板的阴影下表现良好，而我们原本预计它的产量会下降。”

他还补充道：“我们发现，在炎热的时期，光伏板下有更多作物成功存活下来，这可能表明农光互补系统能保护作物免受未来更恶劣气候条件的影响。”研究团队原本希望通过减少用水量节约水资源，但看到“单位水量的作物产量”(即“滴水多收”)有所提高，且某些作物在减少灌溉用水的情况下还能实现更高产量，这一发现让人振奋不已。

这项研究的论文《双重收获太阳能：东非农光互补对能源、粮食和水资源的益处》载于《可再生与可持续能源评论》(Renewable Sustainable Energy Reviews)，研究指出，撒哈拉以南非洲地区目前对农光互补在粮食-能源-水资源互联领域的研究仍较为匮乏。

论文基于两套农光互补系统的数据：

1.坦桑尼亚东部Morogoro

离网系统，功率36.6千瓦，安装于可持续农业组织(SAT)的基地。

2.肯尼亚南部Isinya

并网系统，功率62.1千瓦，安装于农业企业(LAS)的总部。

两套系统的光伏板高架均距地面3米，板密度为50%。采用345瓦太阳能电池组件，以北向倾斜10度安装，这样的设计有助于排水并减少板面污垢。同时，这两套系统配备了雨水收集系统，利用光伏板下缘的排水槽将雨水及清洗板面的水导入储水罐，以补充现有的集中灌溉系统。

2022年6月至2023年5月期间，坦桑尼亚农光互补系统的发电量为12.55兆瓦时，据研究人员估计，这相当于每年从坦桑尼亚国家电网节省5310美元电费开支。在肯尼亚，该系统的发电量为30.13兆瓦时，相当于LAS每年用电量的56%。研究人员指出，与电网价格相比，可节省5725美元，但他们补充道，如果充分利用该系统，可节省超过1.8万美元。

研究人员分析了坦桑尼亚的八种作物生长状况和肯尼亚的四种作物生长状况。一些作物，如玉米、瑞士甜菜和豆类，在光伏农业系统下生长旺盛。但研究论文提出，即使是那些产量较低的作物，仍能为该地区带来预期的经济收益。

农业光伏系统提高了作物在温暖时期的存活率。电池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，而从电池板径流中收集雨水则进一步减少了灌溉需求。遮阳还有助于减少水分蒸发造成的损失。

该研究的资深作者苏·哈特利(Sue Hartley)教授说：“通过用太阳能电池板为农作物遮阳，我们创造了一种微气候环境，帮助部分农作物增产，增强其抵御热浪的能力，此外，遮阳还有助于节约用水，这对于一个受到气候变化严重威胁的地区来说至关重要。”

研究论文在结论中指出，无论是并网还是离网，农业光伏技术都能同时实现东非的多个可持续发展目标，为该地区的能源安全、适应气候变化的粮食生产和水资源保护做出贡献。