Povečanje odpornosti proizvodnje hrane med nenehnimi podnebnimi spremembami in krepitev proizvodnje obnovljive energije sta temeljna izziva v današnjem svetu.
Vendar pridobivanje sončne energije postaja vse bolj donosna uporaba obdelovalnih površin, kar je povzročilo zaskrbljenost, da bodo sončne farme izpodrinile proizvodnjo hrane.
Ena od možnih rešitev je agrivoltaika – solociranje kmetijstva in sončnih fotonapetostnih panelov –, ki lahko ohranja pridelavo pridelkov, proizvaja obnovljivo energijo, zmanjša porabo vode in poveča dobičkonosnost kmetije.
Vendar pa kmetje potrebujejo pomoč pri določanju pridelkov in lokacij, ki so najprimernejše za agrovoltaične sisteme, kot tudi pri načrtovanju in postavitvi solarnih panelov, ki ohranjajo ali povečujejo donos.
Nova donacija v višini 10 milijonov dolarjev Nacionalnega inštituta za prehrano in kmetijstvo ameriškega ministrstva za kmetijstvo bo raziskovalcem omogočila, da preučijo, kako najbolje optimizirati zasnovo agrivoltaičnih sistemov v različnih vrstah zemlje in podnebnih scenarijih.
Vodilni inštitut štiriletnega projekta z naslovom »Trajnostno kolokiranje kmetijskih in fotovoltaičnih električnih sistemov« ali SCAPES je Univerza Illinois Urbana-Champaign. Partnerski inštituti so Univerza Arizone, Državna univerza Kolorada, Univerza Auburn, Univerza Illinois Chicago in Nacionalni laboratorij za obnovljivo energijo. Projekt je financiran iz programa Sustainable Agriculture Systems Inštituta za raziskave kmetijstva in hrane. Univerza v Arizoni bo prejela 1.725 milijona dolarjev nepovratnih sredstev.
Raziskovalna skupina Grega Barron-Gafforda vključuje dodiplomske in podiplomske študente Univerze v Arizoni. Barron-Gafford, desno, na sliki s študenti Alysso Salazar, Leandro Phelps-Garcia in Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor na Šola za geografijo, razvoj in okolje Visoka šola za družbene in vedenjske vede, bo vodja fizikalne znanosti pri projektu. Leta 2017 je Barron-Gaffordova raziskovalna skupina, ki vključuje dodiplomske in podiplomske študente Univerze v Arizoni, začela gojiti poljščine pod 9-metrskimi sončnimi nizi na univerzi Biosfera 2 objekt, kjer je Barron-Gafford direktor rešitev za odpornost na hrano, energijo in vodo.
Barron-Gafford je vodil prva ocena terenskih podatkov o agrovoltaiki v Združenih državah. Ugotovil je, da agrivoltaika poveča učinkovitost tako sončnih kolektorjev kot pridelave pridelkov. Voda, ki jo sproščajo rastline, hladi sončne celice, kar poveča njihovo učinkovitost in električno moč. Senca iz plošč poveča produktivnost rastlin in prihrani vodo, kar je še posebej pomembno, saj podnebne spremembe povečujejo število območij, dovzetnih za ekstremno vročino in sušo, je dejal Barron-Gafford.
Projekt SCAPES bo uporabil nov 1.5 hektarjev velik učni laboratorij za agrovoltaiko na Univerzi v Arizoni kot eno od svojih treh raziskovalnih mest za agrivoltaiko – z drugimi v Illinoisu in Koloradu – za oceno mikroklimatskih in rastlinskih odzivov na prisotnost sončnih kolektorjev. Merilni nizi bodo sledili protokolom, ki jih je razvil Barron-Gafford.
Leta 2017 je Barron-Gaffordova raziskovalna skupina začela gojiti pridelke pod 9-metrskimi sončnimi nizi v objektu Biosphere 2 univerze.
"Ta program USDA je prvič, da bomo imeli res velike naprave," je dejal Barron-Gafford. »Nenehno nas sprašujejo: 'Ali se vse te koristi, ki jih opažate, še vedno dogajajo, ko to povečate ali pogledate druge oblike kmetijstva?' To je pravzaprav tisto, kar ta projekt počne: pogled na priložnosti in ovire, ki prihajajo s to lestvico.«
S to donacijo, je dodal Barron-Gafford, »bomo lahko izmerili veliko več živilskih pridelkov hkrati. In lahko bomo naredili veliko več manipulacij, na primer videli, koliko lahko zmanjšamo porabo vode in še vedno zadovoljimo potrebe po hrani.«
"Naš projekt bo zagotovil celovito analizo transformativnega potenciala agrivoltaike," je povedal Madhu Khanna, glavni raziskovalec nepovratnih sredstev in začasni direktor Inštituta za trajnost, energijo in okolje Univerze Illinois Urbana-Champaign. "Naš cilj je ohraniti ali celo povečati pridelek, povečati kombinirano - hrano in elektriko - produktivnost zemlje ter diverzificirati in povečati dobiček kmetov z vrstnimi posevki ter krmnimi in posebnimi pridelki v različnih okoljih."
Andrea Gerlak, profesorica univerze Arizona na šoli za geografijo, razvoj in okolje ter začasna direktorica Centra za študije javne politike Udall, bo namestnica direktorja družboslovnih raziskav projekta. Gerlak in njegovi sodelavci bodo vodili fokusne skupine z različnimi zainteresiranimi stranmi, kot so kmetje, ljudje iz solarne industrije in politiki, da bi izvedeli, kaj poganja njihovo odločanje o uporabi agrivoltaičnih sistemov in kako se njihova mnenja spreminjajo, ko bodo na voljo novi rezultati raziskav.
Donacija vključuje tudi izobraževalno komponento za otroke K-12, študente in javnost. Moses Thompson, direktor Univerze v Arizoni Program skupnosti in šolskega vrta, in njegova ekipa sta razvila vrsto protokolov in učnih načrtov za pritegnitev študentov in javnosti s šolskimi vrtovi in laboratoriji za učenje agrovoltaike, nameščenimi na srednji šoli/univerzi v srednji šoli Rincon in osnovni šoli Manzo v enotnem šolskem okrožju Tucson. Podprl bo prizadevanja za integracijo izkustvenega in praktičnega učenja na vseh treh raziskovalnih mestih SCAPES.
»Steber 'Veliki izzivi' našega strateškega načrta se osredotoča na izkoriščanje naših prednosti v raziskavah za reševanje problemov na nacionalni in globalni ravni. Zagotavljanje razpoložljivosti hrane z uporabo obnovljivega vira energije je izjemen primer, kako naši raziskovalci razvijajo inovativne rešitve za kritične težave,« je dejal predsednik Univerze v Arizoni. Robert C. Robbins. "Zelo sem vesel, da vidim vrhunsko delo dr. Barron-Gafforda, ki napreduje na naslednjo raven s to donacijo USDA, in veselim se, da bom spremljal njega, dr. Gerlaka in gospoda Thompsona, ko bo to sodelovanje napredovalo."
- Lori Harwood, Fakulteta za socialne in vedenjske vede Univerze v Arizoni
Fotografija na vrhu: Donacija bo delno podprla prizadevanja za integracijo izkustvenega in praktičnega učenja na vseh treh raziskovalnih mestih SCAPES. fotografija: Moses Thompson/UArizona Community and School Garden Program