Povećanje otpornosti proizvodnje hrane tijekom tekućih klimatskih promjena i jačanje proizvodnje obnovljive energije osnovni su izazovi u današnjem svijetu.
Međutim, proizvodnja solarne energije postaje sve isplativija upotreba obradivog zemljišta, što je dovelo do zabrinutosti da će solarne farme istisnuti proizvodnju hrane.
Jedno od mogućih rješenja je agrivoltaika – zajedničko lociranje poljoprivrede i solarnih fotonaponskih panela – koji mogu održati proizvodnju usjeva, proizvesti obnovljivu energiju, smanjiti potrošnju vode i povećati profitabilnost gospodarstva.
Međutim, poljoprivrednicima je potrebna pomoć u određivanju usjeva i lokacija najprikladnijih za agronaponske sustave, kao i dizajna i postavljanja solarnih panela koji održavaju ili povećavaju prinose usjeva.
Nova potpora od 10 milijuna dolara od Nacionalnog instituta za hranu i poljoprivredu u američkom Ministarstvu poljoprivrede omogućit će istraživačima da prouče kako najbolje optimizirati dizajn za agronaponske sustave u različitim vrstama zemljišta i klimatskim scenarijima.
Vodeći institut na četverogodišnjem projektu, pod nazivom “Održivo kolociranje poljoprivrednih i fotonaponskih električnih sustava,” ili SCAPES, je Sveučilište Illinois Urbana-Champaign. Partnerski instituti uključuju Sveučilište Arizone, Državno sveučilište Colorado, Sveučilište Auburn, Sveučilište Illinois Chicago i Nacionalni laboratorij za obnovljivu energiju. Projekt je financiran kroz program Sustainable Agriculture Institute Instituta za istraživanje poljoprivrede i hrane. Sveučilište u Arizoni dobit će 1.725 milijuna dolara bespovratnih sredstava.
Istraživački tim Grega Barron-Gafforda uključuje studente dodiplomskih i diplomskih studija Sveučilišta u Arizoni. Barron-Gafford, desno, na slici sa studentima Alyssom Salazar, Leandro Phelps-Garcia i Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor na Škola za geografiju, razvoj i okoliš Visoka škola za društvene i bihevioralne znanosti, bit će voditelj fizičke znanosti na projektu. Godine 2017. Barron-Gaffordov istraživački tim, koji uključuje studente dodiplomskih i diplomskih studija Sveučilišta u Arizoni, počeo je uzgajati usjeve ispod solarnih polja od 9 stopa na sveučilišnom Biosfera 2 objekt, gdje je Barron-Gafford direktor rješenja za otpornost na hranu, energiju i vodu.
Barron-Gafford je vodio prva terenska procjena podataka o agrivoltaici U Sjedinjenim Američkim Državama. Otkrio je da agrivoltaika povećava učinkovitost i solarnih panela i proizvodnje usjeva. Voda koju ispuštaju biljke hladi solarne ploče, što povećava njihovu učinkovitost i električnu snagu. Sjena od panela povećava produktivnost biljaka i štedi vodu, što je posebno važno jer klimatske promjene povećavaju broj područja osjetljivih na ekstremnu vrućinu i sušu, rekao je Barron-Gafford.
Projekt SCAPES koristit će novi Laboratorij za učenje agrovoltaike na Sveučilištu u Arizoni od 1.5 hektara kao jedno od svoja tri mjesta za istraživanje agrivoltaike – s ostalima u Illinoisu i Coloradu – za procjenu mikroklimatskih i biljnih odgovora na prisutnost solarnih ploča. Mjerni nizovi slijedit će protokole koje je razvio Barron-Gafford.
Godine 2017. Barron-Gaffordov istraživački tim počeo je uzgajati usjeve ispod solarnih polja od 9 stopa u postrojenju Biosphere 2 sveučilišta.
"Ovaj USDA program je prvi put da ćemo imati stvarno velike instalacije," rekao je Barron-Gafford. “Neprestano nas pitaju 'Događaju li se sve te prednosti koje vidite i dalje kada ovo povećate ili pogledate druge oblike poljoprivrede?' To je zapravo ono što ovaj projekt radi: gleda na mogućnosti i prepreke koje dolaze s tom ljestvicom.”
Uz ovu potporu, dodao je Barron-Gafford, “moći ćemo mjeriti mnogo više usjeva hrane odjednom. I moći ćemo raditi puno više manipulacija, kao što je vidjeti koliko možemo smanjiti potrošnju vode i još uvijek zadovoljiti potrebe za hranom.”
"Naš projekt će pružiti sveobuhvatnu analizu transformativnog potencijala agrivoltaike", rekao je Madhu Khanna, glavni istraživač granta i privremeni direktor Instituta za održivost, energiju i okoliš Sveučilišta Illinois Urbana-Champaign. "Naš cilj je održati ili čak povećati prinos usjeva, povećati kombiniranu - hranu i električnu energiju - produktivnost zemlje, te diverzificirati i povećati profit poljoprivrednika s redovitim usjevima, krmnim i specijalnim usjevima u nizu okruženja."
Andrea Gerlak, profesorica Sveučilišta u Arizoni na Školi za geografiju, razvoj i okoliš i privremena ravnateljica Centra za studije javne politike Udall, bit će zamjenica direktora istraživanja društvenih znanosti projekta. Gerlak i kolege će voditi fokusne grupe s različitim dionicima, kao što su poljoprivrednici, ljudi iz solarne industrije i političari, kako bi saznali što ih pokreće pri donošenju odluka o korištenju agrovoltaičnih sustava i kako se njihova mišljenja mijenjaju kako novi rezultati istraživanja postanu dostupni.
Potpora također uključuje obrazovnu komponentu za K-12 djecu, studente i javnost. Moses Thompson, direktor UArizone Program društvenih i školskih vrtova, i njegov tim razvili su niz protokola i planova lekcija za uključivanje učenika i javnosti u školske vrtove i laboratorije za učenje agrivoltaike instalirane u srednjoj školi Rincon/Sveučilišnoj srednjoj školi i osnovnoj školi Manzo u Tucson Unified School District. On će podržati napore da se integrira iskustveno i praktično učenje na sva tri SCAPES istraživačka mjesta.
“Stup 'Veliki izazovi' našeg strateškog plana usmjeren je na iskorištavanje naših snaga u istraživanju kako bismo se uhvatili u koštac s problemima na nacionalnoj i globalnoj razini. Osiguravanje dostupnosti hrane korištenjem obnovljivih izvora energije izvanredan je primjer kako naši istraživači razvijaju inovativna rješenja za kritične probleme,” rekao je predsjednik Sveučilišta u Arizoni. Robert C. Robbins. "Tako mi je drago vidjeti kako vrhunski rad dr. Barron-Gafforda napreduje na sljedeću razinu uz ovu potporu USDA-e i radujem se što ću pratiti njega, dr. Gerlaka i g. Thompsona dok ovaj zajednički napor napreduje."
- Lori Harwood, Fakultet društvenih i bihevioralnih znanosti Sveučilišta u Arizoni
Fotografija na vrhu: Potpora će djelomično podržati napore da se integrira iskustveno i praktično učenje na sva tri SCAPES istraživačka mjesta. Fotografija: Moses Thompson/UArizona Community and School Garden Program