Οι ΗΠΑ οδεύουν προς ένα μέλλον ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Τις επόμενες δεκαετίες, κάποιο μείγμα κυρίως αιολικής και ηλιακής ενέργειας θα εξαπλωθεί σε όλο το τοπίο. Με την αυξανόμενη ανταγωνιστικότητα κόστους των ηλιακών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής σε κλίμακα κοινής ωφέλειας, μπορούμε να αναμένουμε ότι θα παράγονται 583 γιγαβάτ έως το 2050. Αυτό είναι δέκα φορές το τρέχον ποσό. Με περίπου 7 στρέμματα ανά μεγαβάτ, αυτό σημαίνει ότι μια περιοχή μεγαλύτερη από την πολιτεία του Κονέκτικατ θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας.
Μέσω προσεκτικού σχεδιασμού και σχεδιασμού, αυτοί οι μελλοντικοί ηλιακοί σταθμοί μπορούν να ενσωματωθούν καλά στις κοινότητες και να παρέχουν πολλά συν-οφέλη — βελτιώσεις της ποιότητας του νερού, οικολογική αποκατάσταση και βιότοπο επικονιαστών, μεταξύ πολλών άλλων. Οι ανανεώσιμες πηγές ενέργειας δημιουργούν τεράστιες ευκαιρίες για αρχιτέκτονες τοπίου και σχεδιαστές που εργάζονται σε αγροτικές, προαστιακές και αστικές περιοχές.
Στο Εικονικό εθνικό συνέδριο της American Planning Association (APA).Μέγκαν Ντέι, ανώτερος ενεργειακός σχεδιαστής με το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας (NREL) στο Κολοράντο, είπε ότι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής σε κλίμακα κοινής ωφέλειας, οι οποίοι είναι πολύ μεγάλης κλίμακας ηλιακές εγκαταστάσεις, χρειάζονται για να επιτύχουμε τους στόχους μας για το κλίμα και την ενέργεια.
Η ηλιακή ενέργεια σε κλίμακα κοινής ωφέλειας αντιπροσωπεύει τώρα το 60-70 τοις εκατό της συνολικής ηλιακής ενέργειας στις ΗΠΑ. Αυτό οφείλεται στο ότι το κόστος της ενέργειας από ηλιακή κλίμακας κοινής ωφέλειας είναι περίπου «το ένα τρίτο έως το ένα τέταρτο του κόστους της ηλιακής ενέργειας για οικίες». Η αγορά οδεύει περαιτέρω προς την κατεύθυνση των μεγάλων εγκαταστάσεων ηλιακής ενέργειας.
Ο Νταλί είπε ότι «αυτοί οι αριθμοί δεν μιλούν πλήρως όμως». Η ηλιακή κλίμακας χρησιμότητας δημιουργεί πολύ λιγότερες πράσινες θέσεις εργασίας από τις ηλιακές ταράτσες. 1 μεγαβάτ καθαρής ενέργειας θα μπορούσε να παραχθεί μέσω ενός μόνο σταθμού ηλεκτροπαραγωγής κλίμακας κοινής ωφέλειας ή περίπου 100 στέγες. Ενώ το κόστος κεφαλαίου της προσέγγισης κοινής ωφέλειας θα ήταν περίπου 1 εκατομμύριο δολάρια λιγότερο, θα δημιουργούνταν επίσης πολύ λιγότερες τοπικές πράσινες θέσεις εργασίας. „Αυτό συμβαίνει επειδή χρειάζεστε πολύ περισσότερα άτομα για να εγκαταστήσετε 100 συστήματα ταράτσας.“ (Για να μην αναφέρουμε τις επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας προσφέρουν λιγότερα οφέλη ανθεκτικότητας: Κάθε κεντρικός σταθμός ηλεκτροπαραγωγής μπορεί να καταρρεύσει σε τυφώνα, καταιγίδα ή πυρκαγιά).
Ο Ντέι είπε ότι η συντριπτική πλειονότητα των νέων εγκαταστάσεων ηλιακής ενέργειας χρησιμοποιούν συστήματα παρακολούθησης που περιστρέφουν φωτοβολταϊκά (PV) πάνελ για να βλέπουν τον ήλιο κατά τη διάρκεια κάθε ημέρας. Ενώ αυτά τα συστήματα παρακολούθησης αυξάνουν την ποσότητα της ηλιακής ενέργειας που μπορεί να συλληφθεί, σημαίνει επίσης ότι αυτοί οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής απαιτούν περισσότερο χώρο, ώστε να αποφευχθεί η σκίαση άλλων πλαισίων με κλίση. «Αυτά τα πάνελ ρίχνουν σκιές ανατολικά δυτικά, επομένως χρειάζονται περισσότερη γη». Σε συνδυασμό με τον οικολογικό σχεδιασμό του χώρου που αποφεύγει τους υπάρχοντες υγροτόπους, τα ποτάμια, τα ρυάκια και τα δάση, αυτά τα είδη σταθμών παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές δεν είναι τα πιο συμπαγή. «Στην πραγματικότητα, το compact δεν είναι ό,τι καλύτερο».
Η τάση είναι οι εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας να γίνονται όλο και μεγαλύτερες. Το 2010, είπε, ένας μεγάλος σταθμός ηλιακής ενέργειας είχε χωρητικότητα 15 μεγαβάτ. Σήμερα, υπάρχουν συστήματα 75-250 μεγαβάτ και ακόμη μεγαλύτερα. «Με περισσότερη γη, μπορείτε να επιτύχετε μεγαλύτερες οικονομίες κλίμακας».
Εμφάνιση διαδραστικών μοντέλων που μπορεί να δημιουργήσει το NREL μέσω των φανταστικών του Εργαλείο Κρατικού και Τοπικού Σχεδιασμού για την Ενέργεια (SLOPE)., Η Ημέρα έδειξε πού στην ηπειρωτική Αμερική θα μπορούσε να αναπτυχθεί η ηλιακή ενέργεια. Εάν χρησιμοποιούνταν όλη η γη που είναι κατάλληλη για ηλιακή ανάπτυξη, η χώρα θα είχε 59.000 φορές περισσότερη ενέργεια από αυτή που καταναλώνει σε ετήσια βάση. «Αυτό σου δίνει μια αίσθηση των απίστευτων δυνατοτήτων». Αντίθετα, εάν όλες οι κατάλληλες στέγες στις ΗΠΑ καλύπτονταν με φωτοβολταϊκά πάνελ, θα κάλυπταν μόνο το 45 τοις εκατό των ενεργειακών αναγκών.
Ενώ η Καλιφόρνια και το Τέξας είναι σήμερα ηγέτες στην παραγωγή ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές, επειδή έχουν επενδύσει στη χωρητικότητα μεταφοράς, πολλές άλλες πολιτείες σε ολόκληρη τη χώρα μπορούν εύκολα να επεκτείνουν την ηλιακή τους ενέργεια.
Σύμφωνα με Σάρα Ντέιβις, μια σχεδιάστρια που ίδρυσε τη δική της εταιρεία, «η ηλιακή ενέργεια μεγάλης κλίμακας έρχεται» σε κάθε κοινότητα. Καθώς οι ΗΠΑ απανθρακοποιούν τα ενεργειακά τους συστήματα, υπάρχει μια ευκαιρία για «αυθεντική και ουσιαστική συμμετοχή της κοινότητας» στο σχεδιασμό και το σχεδιασμό ενός μέλλοντος καθαρής ενέργειας.
Ο σχεδιασμός νέων ηλιακών εγκαταστάσεων σε κλίμακα κοινής ωφέλειας περιλαμβάνει τυπικές αναπτυξιακές δραστηριότητες — ενσωμάτωση των εξελίξεων σε μακροπρόθεσμα ολοκληρωμένα σχέδια, δημιουργία κανονισμών που επιτρέπουν την εφαρμογή και επιτρέπονται πραγματικά έργα. Αυτά τα έργα περιλαμβάνουν επιχειρήσεις κοινής ωφέλειας, προγραμματιστές, ιδιοκτήτες γης, ομοσπονδιακές και κρατικές ρυθμιστικές αρχές, κατοίκους και τους τελικούς χρήστες της παραγόμενης ενέργειας.
Χρησιμοποιώντας το εργαλείο SLOPE του NREL, ο Davis βοηθά τις κοινότητες να προσδιορίσουν, σε επίπεδο κομητείας, ποιες περιοχές θα ήταν ώριμες για ηλιακή ανάπτυξη. ποιες περιοχές πρέπει να αποφεύγονται λόγω των υπαρχόντων πολιτιστικών, γραφικών ή περιβαλλοντικών πόρων· και όπου η ηλιακή ανάπτυξη θα μπορούσε να προσφέρει τα περισσότερα συν-οφέλη.
Περιέγραψε μερικά παραδείγματα: Στην κομητεία Butte της Καλιφόρνια, ο Davis συνεργάστηκε με ενδιαφερόμενα μέρη για να δημιουργήσει ένα δήλωση οράματος που περιγράφει ένα σύνολο κατευθυντήριων αρχών και κατευθυντήριων γραμμών σχεδιασμού και ανάπτυξης. Στο Stearns της Μινεσότα, μια αγροτική κοινότητα ενσωμάτωσε τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας στο γεωργικό τμήμα του ολοκληρωμένου σχεδίου της. «Τα φωτοβολταϊκά χρειάζονται γη και μπορούν να χρησιμοποιήσουν περιοχές βόσκησης». Αλλά οι νέες πολιτικές απαιτούσαν επίσης ευεργετική κάλυψη εδάφους ανάμεσα στις ηλιακές εγκαταστάσεις και επέτρεψαν την τοποθέτηση νέων καλωδίων μετάδοσης. Και ο σχεδιασμός ανανεώσιμων πηγών ενέργειας μπορεί να γίνει ακόμη και σε μικρές αγροτικές κοινότητες. Στο Gold Hill του Κολοράντο, εργάστηκε με μια απομονωμένη κοινότητα 200-300 κατοίκων για να επινοήσει ένα σχέδιο για ένα μικροδίκτυο και κατανεμημένα οικιακά ηλιακά συστήματα.
Ένα άλλο θέμα που ακολούθησε τη συνεδρία ήταν η σημασία της μεγιστοποίησης των συν-οφελών της ηλιακής ενέργειας. Brian Ross, αντιπρόεδρος στο Great Plains Institute στη Μινεσότα, έκανε την υπόθεση: «εάν τοποθετηθεί και σχεδιαστεί κατάλληλα, η ηλιακή ενέργεια μεγάλης κλίμακας μπορεί να προσφέρει τοπικά οφέλη στις κοινότητες. Εάν μπορείτε να αποκαταστήσετε τις λειτουργίες λεκάνης απορροής, να διαφοροποιήσετε τη γεωργία ή να προστατέψετε τον βιότοπο της άγριας ζωής και τα αποθέματα πόσιμου νερού, έχει σημασία αν πρόκειται για ηλιακό αγρόκτημα;»
«Η ηλιακή ανάπτυξη είναι επίσης ανάπτυξη και η ανάπτυξη σημαίνει θέσεις εργασίας, ενοίκια και φορολογικά έσοδα», υποστήριξε ο Ross. Τα οφέλη των έργων ηλιακής ανάπτυξης σε κλίμακα κοινής ωφέλειας είναι η αύξηση των τοπικών φορολογικών εισοδημάτων, η αύξηση της τοπικής παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας και η μείωση των περιβαλλοντικών και κλιματικών κινδύνων.
Οι κοινότητες θα πρέπει πρώτα να καταλάβουν πού θα εγκαταστήσουν τις εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας μεγάλης κλίμακας και στη συνέχεια να καθορίσουν πώς θα λειτουργήσει η εγκατάσταση ως χρήση γης. „Όταν σχεδιάζετε και σχεδιάζετε αυτά τα έργα, είναι σημαντικό να αναζητάτε συνέργειες.“ Εάν υπάρχουν πολύτιμες φυσικές περιοχές, λεκάνες απορροής ή γραφικές περιοχές, «μην βάζετε τις ηλιακές αναπτύξεις σε αυτά τα μέρη». Αντίθετα, χρησιμοποιήστε τα ηλιακά πάρκα ως τρόπο για να διορθώσετε τα υπάρχοντα περιβαλλοντικά ζητήματα.
Για παράδειγμα, σε μια αγροτική κοινότητα της Ιντιάνα, η απορροή νιτρικών από αγροκτήματα επηρέαζε αρνητικά την ποιότητα του νερού, συμπεριλαμβανομένων των περιοχών αναπλήρωσης των υπόγειων υδάτων και της παροχής πόσιμου νερού. Η κοινότητα αποφάσισε να μετατρέψει μια περιοχή 33 εκταρίων μολυσμένης γεωργικής γης σε γη που χρησιμοποιείται μόνο για την παραγωγή ηλιακής ενέργειας.
Η νέα ηλιακή εγκατάσταση επέτρεψε στους αγρότες να εξακολουθούν να κερδίζουν εισόδημα από τη γη, ενώ παράλληλα μειώνει τις επιπτώσεις στην ποιότητα του νερού. Αυτό είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα των συν-οφελών της ηλιακής ενέργειας σε κλίμακα χρησιμότητας: «η συνεγκατάσταση ηλιακών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής με τη γεωργία είναι ένας τρόπος διαφοροποίησης των εισοδημάτων των αγροτών και παρέχουν ρυθμιστικά διαλύματα για λεκάνες απορροής, συμπεριλαμβανομένων των υπόγειων και επιφανειακών υδάτων», είπε ο Ross.
Οι ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν όχι μόνο να χρησιμεύσουν ως αποσβεστήρες που μειώνουν άλλες επιπτώσεις κατάντη, αλλά μπορούν επίσης να είναι και οι ίδιοι οικολογικά επωφελείς. Μπορούν να τοποθετηθούν στρέμματα φωτοβολταϊκών πάνελ εν μέσω έργων αποκατάστασης γηγενών λιβαδιών που μπορούν να αποφέρουν τριπλάσια αύξηση στους επικονιαστές και δύο τρίτα αύξηση στη δέσμευση άνθρακα μέσω του τοπίου. Επιπλέον, αυτά τα εγγενή έργα λιβαδιών μπορούν να αυξήσουν τη συγκράτηση ιζημάτων κατά 95 τοις εκατό και τη συγκράτηση νερού κατά 15 τοις εκατό.
Στην Ιντιάνα, τα προγράμματα επέκτασης του Πανεπιστημίου Purdue συνεργάστηκαν με φορείς διατήρησης, γεωργίας και ενέργειας για να δημιουργήσουν κρατικών προτύπων για κάλυψη εδάφους σε ηλιακούς σταθμούς. Αυτή η προσέγγιση έχει συμπεριληφθεί στο α μοντέλο ηλιακού διατάγματος δημιουργήθηκε από το Πανεπιστήμιο της Ιντιάνα και κωδικοποιήθηκε σε ένα καινοτόμο διάταγμα που απαιτεί ευεργετική κάλυψη εδάφους κατά τη διάρκεια ζωής μιας ηλιακής εγκατάστασης, η οποία είναι 25 έως 30 χρόνια. Το διάταγμα διασφαλίζει ότι οι προγραμματιστές ηλιακής ενέργειας απλώς δεν θα φυτέψουν μία φορά και μετά θα ξεχάσουν να διατηρήσουν το τοπίο. Ορισμένες εγκαταστάσεις ηλιακής ενέργειας είναι ακόμη και σε στρώματα στη βόσκηση προβάτων, την εκτροφή λαχανικών και τις κυψέλες μελισσών. Οι ηλιακοί σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής μπορούν να γίνουν πολυλειτουργικές πράσινες υποδομές.
