Twee kaskoepels op het Colville-reservaat zullen het eerste ‘agrivoltaics’-project van de staat huisvesten, waar voedsel en elektriciteit samen kunnen groeien op een klein areaal.
Twee geodetische koepels worden gebouwd in Nespelem, 16 mijl ten noorden van de Grand Coulee Dam en het hoofdkwartier van het Colville Indian Reservation. Ricky Gabriel grapt dat ze lijken op Thunderdome uit de dystopische film uit 1985. Mad Max.
Gabriel, een aannemer van Okanogan County, ziet de Nespelem-koepels als een uitdagende wiskundige puzzel, die nauwkeurig gesneden en passende houten beugels vereist om de balachtige structuren te creëren die worden bedekt met transparant kristalplastic om kassen te worden.
De koepels bestaan uit 20 rechte zijden die halve ballen creëren die bijna 20 voet lang en 35 voet in diameter zijn. Ze maken elk ruimte voor ongeveer 1.000 vierkante voet gewasruimte om een verscheidenheid aan groenten en bloemen te laten groeien, horizontaal verspreid en verticaal op planken gestapeld.
Deze compacte kweekruimtes laten ook ruimte voor zonne-energie om buiten te groeien. Een aangrenzende twee rijen zonnepanelen zal in staat zijn om tot 20 kilowatt elektriciteit per jaar te produceren.
De zonnecellen zullen elektriciteit leveren om de bewateringsapparatuur voor de koepels te verwarmen en te laten werken. Het voedsel en de overtollige elektriciteit gaan rechtstreeks naar nabijgelegen huizen. En de planning en uitvoering van dit zogenaamde agrivoltaïsche project zal een voorbeeld zijn dat over het net zal worden verspreid naar planners, boeren en ingenieurs die meer willen weten over deze nieuwe manier om landbouwgrond te gebruiken om tegelijkertijd voedsel en elektriciteit te verbouwen.
“De gemeenschap is er erg enthousiast over,” zei Tauni Bearcub, de manager van het project voor Konbit (uitgesproken als “kone-beet”), een bedrijf uit Boulder, Colorado, dat gespecialiseerd is in voedselteeltprogramma’s met de nadruk op Indiaanse landen. Ze is ook lid van de Colville-natie.
Het project moet in juli klaar zijn – minder dan een maand nadat president Joe Biden noodmaatregelen had bevolen om de leveringen aan Amerikaanse zonne-energiefabrikanten te stimuleren en een tariefvrijstelling van twee jaar op zonnepanelen uit Zuidoost-Azië had afgekondigd. Dit wordt Washingtons eerste onderneming in de agrivoltaics, het vermengen van zonnepanelen met groeiende gewassen.
Het idee van agrivoltaics dook voor het eerst op in 1981 in Duitsland als een voorstel van wetenschappers Adolf Goetzberger en Armin Zastrow dat zonnepanelen en landbouw hetzelfde land kunnen delen om het winstgevender te maken. Het concept nam ongeveer 10 tot 12 jaar geleden een vlucht toen de kosten van zonne-energie daalden. Deze praktijk, ook bekend als agrofotovoltaics in Duitsland en het delen van zonne-energie in Azië, komt nog steeds vaker voor in Europa dan in de Verenigde Staten.
In de Verenigde Staten heeft agrivoltaics vooral ten oosten van de Mississippi aan de grond gekregen, terwijl het ook opduikt in Arizona, Colorado, Oregon en nu Washington in het Westen.
“De oostkust is hier iets proactiever op geweest,” zei Chad Higgins, universitair hoofddocent bij de afdeling biologische en ecologische engineering aan de Oregon State University.
Agrivoltaïsche sites zijn klein. Jordan Macknick, hoofd energiewater- en landanalist bij het National Renewable Energy Laboratory in Golden, Colorado, schatte dat gewassen en zonnepanelen gezamenlijk slechts ongeveer 50 hectare land in het hele land gebruiken. De Nespelem-site is ongeveer een derde van een hectare groot.
Macknick zei dat agrivoltaics niet praktisch lijkt voor boerderijen met honderden en duizenden hectaren, maar deze projecten zijn meer geschikt om op kleine schaal te installeren. “De sweet spot is 20 hectare of minder,” zei hij.
Er zijn drie soorten agrivoltaïsche ondernemingen. De eerste is zonnepanelen onder gewassen. Ten tweede is begrazing door schapen of andere dieren die gras kauwen in de schaduw van zonnepanelen, die te vinden zijn in New York en Minnesota.
De Universiteit van Minnesota installeerde in 2018 voor 30 kilowatt aan zonnepanelen op een melkveebedrijf om een onderzoek uit 2019 uit te voeren naar hoe de koeien omgaan met de zonnepanelen. Uit dat onderzoek bleek dat de koeien de schaduw van de zonnepanelen zochten, waardoor ze minder gingen grazen. De universiteit plant vervolgstudies naar de voortplantingsprestaties van de koeien plus de langetermijneffecten op hun gezondheid, melk-, vet- en eiwitproductie, evenals gewicht en lichaamsconditie.
Het derde type agrivoltaics omvat bloemen, waarbij bijen rond de zonnepanelen zwerven en stuifmeel verzamelen om honing te maken. Dergelijke projecten zijn te vinden in Vermont, Minnesota, Illinois en Wisconsin.
Het haarverzorgingsbedrijf Aveda houdt bijenkorven op zijn campus in Blaine, Minnesota. Het voegde een reeks zonnepanelen van 900 kilowatt toe aan het bloemenveld dat wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken voor zijn campus.
Nationale acreges op de begrazing en bijenteelt agrivoltaics zijn niet beschikbaar.
Zonnepanelen en landbouw gedijen het beste op hetzelfde soort vlakke, losse grond die plaats biedt aan zowel gewassen als stalen balken. Zelfs met de groei van de agrivoltaics zal de behoefte aan schone energie waarschijnlijk de spanningen over het landgebruik op het platteland op veel plaatsen doen toenemen. Schattingen voor de hoeveelheid land die nodig is om Biden’s 100% schone elektriciteitsdoelstelling tegen 2035 te halen, variëren van een gebied groter dan Delaware tot een voetafdruk ter grootte van South Dakota.
“Er zal een enorme druk zijn op landbouwgronden door zonne-energie,” zei Higgins afgelopen september op een Washington State University Extension Service videoconferentie in San Juan County over agrivoltaics. Higgins reageerde niet op verschillende e-mail- en telefoonverzoeken voor een interview. De landbouwgrond van San Juan County – dat ook erg duur onroerend goed is – is de afgelopen jaren gestaag gekrompen en hij bood agrivoltaics als een antwoord op die uitdaging.
Agrivoltaics vereist een delicate evenwichtsoefening tussen zonlicht, kosten, zonnepanelen en gewassen. Het zonnegedeelte en het gewassengedeelte hebben een zeer gecompliceerde relatie.
Een grote uitdaging is om te beslissen welke gewassen zullen worden geteeld. Er zijn grenzen aan de hoogte – meestal zes tot acht voet – van de zonnepanelen, wat zich vertaalt in hoeveel duur staal moet worden gebruikt. De hoogte en hoeken van de panelen beïnvloeden de schaduw en het zonlicht dat elke rij gewassen bereikt. Het is vermeldenswaard dat niet alle gewassen de hele dag zonlicht nodig hebben, en sommige doen het beter wanneer ze een deel van de tijd in de schaduw staan. De ruimte tussen de rijen zonnepanelen moet plaats bieden aan het grootste te gebruiken landbouwmaterieel. Een andere rimpel is dat de soorten gewassen van jaar tot jaar kunnen veranderen.
“Voor het grootste deel is het zonnegedeelte van de vergelijking veel eenvoudiger,” zei Macknick van het National Renewable Energy Laboratory.
“Ag moet zich aanpassen aan welk zonnepaneel er ook is,” zei Byron Kominek, een mede-eigenaar van Jack’s Solar Garden of Longmont, Colorado, die vier hectare zonnepanelen heeft en nauw samenwerkt met het lab.
Een universele waarheid lijkt te zijn dat de opwekking van elektriciteit de grotere en betrouwbaardere geldmaker op deze boerderijen is. Macknick schatte dat de elektriciteitsverkoop van een site tot twee keer zoveel kon bedragen als de gewasverkoop.
Een andere complicerende factor is regelgeving. Agrivoltaics combineert industrieel en agrarisch landelijk grondgebruik, een concept dat vrijwel nergens netjes in bestemmingsplannen valt. Macknick en Higgins zeiden dat de regels voor landgebruik van provincie tot provincie verschillen.
Toen Jack’s Solar Garden, dat 1,2 megawatt elektriciteit per jaar produceert, vijf jaar geleden voor het eerst werd voorgesteld, zou het gastland slechts 100 kilowatt toestaan om op zijn landbouwgronden te worden geproduceerd, dus ze moesten de lokale bestemmingsregels veranderen.
Verzekeringen zijn een andere hoofdpijn, met concurrerende prioriteiten van meestal afzonderlijke entiteiten: ontwikkelaars willen een beperkte site, terwijl boeren gemakkelijke toegang willen. Oregon State University opent net een experimentele agrivoltaics-boerderij met veel verschillende betrokken overheden en eigenaren.
“De verzekeringsgesprekken waren pittig. Wie is waarvoor aansprakelijk?” Higgins zei, eraan toevoegend dat de advocaten “maanden en maanden en maanden van ‘wat als’-oplossingen hebben doorlopen.”
In de videoconferentie merkte Higgins op dat een groot obstakel voor het inzetten van elektrische auto’s in grote aantallen hun beperkte bereik is in combinatie met het gebrek aan landelijke laadstations. Strategisch geplaatste agrivoltaïsche boerderijen zouden toekomstige landelijke en interstate snelweglaadstations kunnen bedienen, speculeerde hij.
Enter Konbit, wiens projecten extreem kleine boerderijen omvatten, waaronder de agrivoltaïsche operatie in Nespelem. “Als je voedsel verbouwt op microboerderijen, waarom zou je dan geen fotovoltaïsche energie toevoegen?” zei Konbit-oprichter Sanjay Rajan.
Rajan is een oude colorado ondernemer die gespecialiseerd is in het financieren van kleine ondernemingen zoals het stimuleren van textiel dat in India wordt geproduceerd en het verstrekken van voedsel aan de armen, vooral indianen. Oorspronkelijk een ingenieur, heeft hij MBA’s van Columbia University en de London Business School.
Rajan schakelde Hugo Grisetti in, een oude architect van geodetische koepels uit Brooklyn, om de Nespelem-koepels te ontwerpen.
De Colville-natie heeft geen energie-afdeling en Konbit is niet verbonden met Nespelem Valley Electric Co-Op. Het Nespelem-project van $ 100.000 wordt betaald met federale subsidies. Een jaarlijkse subsidie van $ 48.000 van het National Renewable Energy Laboratory zal worden gebruikt om gedurende drie jaar gegevens van het Nespelem-project te verzamelen. Het eigenlijke jaarlijkse exploitatiebudget moet nog worden vastgepind. “Het is een prototype. We weten het nog niet”, aldus Bearcub van Konbit.
Het Colville-reservering is verdeeld in vier districten en Bearcub hoopt uiteindelijk in elk district één set koepels te installeren.
Macknick zei over het Nespelem-project: “We hopen dat het een model zal zijn om echt uit te breiden.”
Dit artikel is oorspronkelijk gepubliceerd door Dwarsdoorsnede.
Bezoeken crosscut.com/donate om non-profit, vrij verspreide, lokale journalistiek te ondersteunen.
