Creșterea rezistenței producției de alimente în timpul schimbărilor climatice în curs și stimularea producției de energie regenerabilă sunt ambele provocări fundamentale în lumea de astăzi.
Cu toate acestea, generarea de energie solară devine o utilizare din ce în ce mai profitabilă pentru terenurile cultivate, ceea ce a condus la îngrijorarea că fermele solare vor înlocui producția de alimente.
O soluție posibilă este agrivoltaica – colocarea agriculturii și a panourilor solare fotovoltaice – care poate menține producția de culturi, produce energie regenerabilă, poate reduce utilizarea apei și poate crește profitabilitatea fermei.
Fermierii au nevoie de asistență, totuși, pentru a determina culturile și locațiile cele mai potrivite pentru sistemele agrovoltaice, precum și proiectarea și amplasarea panourilor solare care mențin sau măresc randamentul culturilor.
Un nou grant de 10 milioane de dolari de la Institutul Național de Alimentație și Agricultură din Departamentul de Agricultură al SUA va permite cercetătorilor să studieze cum să optimizeze cel mai bine proiectarea sistemelor agrovoltaice într-o varietate de tipuri de teren și scenarii climatice.
Institutul principal al proiectului de patru ani, intitulat „Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity Systems” sau SCAPES, este Universitatea din Illinois Urbana-Champaign. Printre institutele partenere se numără Universitatea din Arizona, Universitatea de Stat din Colorado, Universitatea Auburn, Universitatea din Illinois din Chicago și Laboratorul Național de Energie Regenerabilă. Proiectul este finanțat prin programul Sustainable Agriculture Systems al Institutului de Cercetare Agricolă și Alimentară. Universitatea din Arizona va primi 1.725 milioane dolari din finanțarea grantului.
Echipa de cercetare a lui Greg Barron-Gafford include studenți de licență și absolvenți din UArizona. Barron-Gafford, dreapta, fotografiat cu studenții Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia și Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor la Scoala de Geografie, Dezvoltare si Mediu Colegiul de Științe Sociale și Comportamentale, va fi liderul în științe fizice a proiectului. În 2017, echipa de cercetare a lui Barron-Gafford, care include studenți de licență și absolvenți din UArizona, a început să cultive culturi sub panouri solare de 9 picioare la universitatea. Biosfera 2 unitatea, unde Barron-Gafford este directorul soluțiilor de rezistență la alimente, energie și apă.
Barron-Gafford a condus prima evaluare a datelor de teren a agrovoltaicilor in Statele Unite. El a descoperit că agrovoltaica crește eficiența atât a panourilor solare, cât și a producției de culturi. Apa eliberată de plante răcește panourile solare, ceea ce crește eficiența și puterea electrică a acestora. Umbra panourilor crește productivitatea plantelor și economisește apă, ceea ce este deosebit de important deoarece schimbările climatice cresc numărul de zone susceptibile la căldură și secetă extremă, a spus Barron-Gafford.
Proiectul SCAPES va folosi un nou laborator de învățare în domeniul agrovoltaic de 1.5 acri de la Universitatea din Arizona ca unul dintre cele trei site-uri de cercetare în domeniul agrovoltaic – împreună cu celelalte din Illinois și Colorado – pentru a evalua răspunsurile microclimatice și ale plantelor la prezența panourilor solare. Matricele de măsurare vor urma protocoalele dezvoltate de Barron-Gafford.
În 2017, echipa de cercetare a lui Barron-Gafford a început să cultive culturi sub panouri solare de 9 picioare, la unitatea Biosphere 2 a universității.
„Acest program USDA este prima dată când vom avea instalații cu adevărat mari”, a spus Barron-Gafford. „Suntem întrebat în mod constant „Toate aceste beneficii pe care le vedeți se mai întâmplă atunci când extindeți acest lucru sau vă uitați la alte forme de agricultură?” Acesta este cu adevărat ceea ce face acest proiect: Privind oportunitățile și barierele care vin cu această amploare.”
Cu această subvenție, a adăugat Barron-Gafford, „vom putea măsura mult mai multe culturi alimentare deodată. Și vom putea face mult mai multe manipulări, cum ar fi să vedem cât de mult ne putem reduce consumul de apă și totuși să satisfacem nevoile alimentare.”
„Proiectul nostru va oferi o analiză cuprinzătoare a potențialului de transformare al agriculturii”, a spus Madhu Khanna, cercetător principal al grantului și director interimar al Institutului Urbana-Champaign pentru durabilitate, energie și mediu de la Universitatea din Illinois. „Scopul nostru este să menținem sau chiar să creștem randamentul culturilor, să creștem productivitatea combinată – alimentară și electricitate – a pământului și să diversificăm și să creștem profiturile fermierilor cu culturi de rând și culturi furajere și speciale într-o gamă largă de medii.”
Andrea Gerlak, profesor UArizona la Școala de Geografie, Dezvoltare și Mediu și director interimar al Centrului Udall pentru Studii în Politici Publice, va fi director adjunct al cercetării în științe sociale a proiectului. Gerlak și colegii săi vor desfășura focus grupuri cu diverse părți interesate, cum ar fi fermieri, oameni din industria solară și politicieni, pentru a afla ce anume le determină luarea deciziilor cu privire la utilizarea sistemelor agrovoltaice și cum se schimbă opiniile pe măsură ce devin disponibile noi rezultate ale cercetării.
Grantul include, de asemenea, o componentă educațională pentru copiii K-12, studenți și public. Moses Thompson, director al UArizona Programul comunității și grădinii școlare, și echipa sa au dezvoltat o serie de protocoale și planuri de lecții pentru a implica elevii și publicul cu grădinile școlare și laboratoarele de învățare Agrivoltaics instalate la liceul Rincon/Liceul universitar și la școala elementară Manzo din districtul școlar unificat Tucson. El va sprijini efortul de a integra învățarea experiențială și practică la toate cele trei site-uri de cercetare SCAPES.
„Pilonul „Marile provocări” al planului nostru strategic se concentrează pe valorificarea punctelor noastre forte în cercetare pentru a aborda problemele la nivel național și global. Asigurarea disponibilității alimentelor prin utilizarea unei surse de energie regenerabilă este un exemplu remarcabil al modului în care cercetătorii noștri dezvoltă soluții inovatoare la probleme critice”, a declarat președintele Universității din Arizona. Robert C. Robbins. „Sunt atât de încântat să văd munca de ultimă oră a Dr. Barron-Gafford avansând la următorul nivel cu acest grant de la USDA și aștept cu nerăbdare să-i urmăresc pe dr. Gerlak și domnul Thompson pe măsură ce acest efort de colaborare progresează.”
- Lori Harwood, Universitatea din Arizona, Colegiul de Științe Sociale și Comportamentale
Fotografie în partea de sus: Grantul va sprijini, parțial, efortul de integrare a învățării experiențiale și practice la toate cele trei site-uri de cercetare SCAPES. Fotografie: Programul comunității și grădinii școlare Moses Thompson/UArizona