编者按：本文是2024年影响农业行业趋势系列报道的一部分。

“食物即燃料”，这句老话正随着农业在全球可再生能源转型中扮演更重要的角色而变得愈发贴切。为减少碳排放和农田上的工业实践，越来越多的生产者正寻求通过可持续方法最大化运营效益，同时开辟收入机会。

在最近的联合国气候峰会COP28上，一些大型食品公司承诺投入数十亿美元，并制定了削减甲烷排放、摆脱化石燃料使用以及支持农民调整运营和实践以实现其可持续发展目标的计划。受此推动，预计今年农场可再生能源将迎来增长。

尽管批评者质疑许多解决方案存在“漂绿”嫌疑，农民仍在农场进行一系列前所未有的变革。借助新的资金支持，农场正利用风力涡轮机或太阳能电池板发电以维持运营，将奶牛粪便转化为丰富的沼气，或种植作物用于压榨成航空生物燃料。以下是2024年农场可再生能源值得关注的要点。

脱离电网的农业

据美国能源信息署预测，随着更多产能上线，风能和太阳能预计将在2024年合计增长39%，首次超过煤炭发电量。但实现这一目标需要大量土地。

农光互补，即在同一土地上同时进行农业和发电，是解决方案之一。这种做法不仅能帮助农民实现收入多元化，还能在气候变化面前降低能源消耗。该概念由两位欧洲研究人员于1981年提出，涉及在太阳能电池板下方或之间种植作物和饲养牲畜。在美国，这仍是相对较新的实践，最常见的应用包括养蜂场或绵羊放牧，但农民也在种植蔬菜、饲养鸡和兔子。

“该领域创新层出不穷，”专注于农场和可持续解决方案的国家适当技术中心的能源项目主任Stacie Peterson表示，“过去一年我们看到了更多增长。”国家可再生能源实验室已识别出477个农光互补项目，总太阳能容量近7.2吉瓦，其中过去九个月新增了150多个项目。

这些项目为农民创造了新的收入来源。安装自有电池板的农民可降低自身能源成本，同时将多余电力出售给公用事业公司或合作社。此外，农民可将土地出租给太阳能公司，减少部分前期基础设施成本。除了产生足够电力为附近住宅供电外，太阳能电池板基础设施还能改善农业运营。电池板为作物和牲畜提供遮荫，产生冷却效应，从而减少总用水量。这对加利福尼亚州、俄勒冈州等地的耗水作物尤其有用，Peterson说。

然而，农民必须进行大量研究，以确保农光互补适合自身情况。联邦拨款和贷款机会使建设可再生能源基础设施更具成本效益，但这还取决于农民如何利用土地，Peterson表示。“在某些情况下，成本可能高得多，”她说。例如，牛群共址需要更多钢材用于额外围栏，而收获蜂蜜或饲养绵羊则成本较低。

其他挑战可能涉及政策或电网问题。全美公用事业基础设施各异，限制了农民对发电量的使用方式。一些农光互补项目规模过小，无法直接向电力公司售电，因此转而卖给合作社或第三方。农民也可自行储存电力以备后用。根据运营规模，场地可能被归类为农业或工业用地，产生重大税收影响。尽管农光互补旨在缓解土地用途冲突，但社区支持仍是项目启动的关键。“你必须考虑它对当地社区的影响，”她谈到改变地方文化景观时表示。

生物消化器

众所周知，牛存在甲烷问题。据美国环境保护署数据，畜牧业占全国甲烷排放量的约33%。其中大部分来自肠道发酵（牛消化食物的过程），但相当一部分也源于动物粪便的储存和管理方式。农民解决该问题的方法之一是厌氧消化，通过将粪便转化为丰富沼气来转移甲烷排放。

John Forcier是沼气与厌氧消化专家，他认为这项技术不仅能改善环境，还能为家乡佛蒙特州的中小型家庭农场创造潜在收入来源。消化器本身是密封容器，细菌在其中分解有机物（如粪便）以产生可用气体。捕获后，沼气可为发动机、涡轮机或燃料电池提供热能或电力，据环境与能源研究所称。它还可进一步加工成生物甲烷，注入天然气管道或用作车辆燃料。现场消化器还将废物转化为气味较小、营养丰富的消化液，可施用于农田，将化肥需求减少多达50%。

“这真是三赢的局面，”Forcier说。这些类似高压锅的大型机器多年来在农民中越来越受欢迎。据美国农业部最新数据，现场厌氧消化器数量在2021年达到峰值322台。与此同时，壳牌和雪佛龙等石油巨头正在探索沼气潜力，专门帮助农民转化食物和农场废弃物的企业也纷纷涌现。

尽管采用率上升，但存在进入壁垒。据美国环境保护署称，启动成本高昂，可能超过运营消化器的收益，包括更多员工和许可要求。可再生电力收入往往过低，无法弥补赤字。近年来，环保倡导者也反对厌氧消化器，认为这些机器实际上破坏了应对气候变化的努力。根据200个环保组织签署的信函，沼气设施被发现存在泄漏和污泥溢出问题，加剧空气和水污染。Forcier承认，当农民“未能妥善维护”时，生物消化器可能导致环境问题。“但采用正确的技术、正确的原料、正确的配方以及相关协助，其实很简单，”Forcier说。

生物燃料的新市场

尽管乙醇市场在2023年因电动汽车扩张而面临阻力，但玉米或大豆基燃料的新机遇可能即将出现。美国环境保护署去年因潜在生物燃料目标后退而令倡导者失望。曾被视为乘用车可持续燃料的乙醇，如今随着电动汽车行业飞速发展而退居二线。相反，农民发现可再生柴油行业需求增加，用于为难以电气化的重工业提供动力。例如，全电动飞机和货船尚不实用，使生物燃料成为重要解决方案。

过去一年左右，大量新的可再生柴油产能（通常由大豆制成）上线，中西部更多建设正在进行中。与此同时，更多农业公司与石油巨头合作，为航空和船用燃料寻找可持续解决方案。可再生燃料协会首席经济学家Scott Richman表示，乙醇产量可能较去年小幅增长，而可再生柴油将实现大幅增长。他还预计可持续航空燃料将腾飞。“它们潜力巨大，”Richman谈到新兴生物燃料类别时表示。

拜登政府近期宣布为农业生产者提供可持续航空燃料税收抵免的新机会。雪佛龙等石油巨头也寻求大幅提高生物柴油产能，以帮助航运业向低碳燃料过渡。为满足日益增长的需求，农民正开始多种大豆少种玉米。据芝加哥商品交易所数据，大豆期货价格几乎是玉米当前价格的三倍，随着更多压榨产能可用，农民可获得更好价格。可持续航空燃料产能也在增长。美国该领域领先公司之一Lanzajet最近开发了一项技术，可将乙醇转化为可持续航空燃料，可直接作为现有飞机的即用燃料以减少碳排放。该燃料目前正在距佐治亚州萨凡纳不到100英里的工厂加工。

“这应为2024年提供比2023年更多的市场机会，”Richman谈到可再生能源领域的持续建设时表示。