Zvyšovanie odolnosti výroby potravín počas prebiehajúcej zmeny klímy a podpora výroby energie z obnoviteľných zdrojov sú v dnešnom svete základnými výzvami.
Výroba solárnej energie sa však stáva čoraz výnosnejším využívaním ornej pôdy, čo viedlo k obavám, že solárne farmy vytlačia produkciu potravín.
Jedným z možných riešení je agrovoltaika – spoločné umiestnenie poľnohospodárstva a solárnych fotovoltaických panelov – ktoré dokážu udržať produkciu plodín, vyrábať obnoviteľnú energiu, znižovať spotrebu vody a zvyšovať ziskovosť farmy.
Poľnohospodári však potrebujú pomoc pri určovaní plodín a miest, ktoré sú najvhodnejšie pre agrovoltaické systémy, ako aj s dizajnom a umiestnením solárnych panelov, ktoré udržujú alebo zvyšujú výnosy plodín.
Nový grant vo výške 10 miliónov dolárov od Národného inštitútu pre výživu a poľnohospodárstvo na ministerstve poľnohospodárstva USA umožní výskumníkom študovať, ako najlepšie optimalizovať dizajn pre agrovoltaické systémy v rôznych typoch pôdy a klimatických scenároch.
Vedúcim inštitútom štvorročného projektu s názvom „Sustainable Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity Systems“ alebo SCAPES je University of Illinois Urbana-Champaign. Medzi partnerské inštitúty patria University of Arizona, Colorado State University, Auburn University, University of Illinois Chicago a National Renewable Energy Laboratory. Projekt je financovaný z programu Výskumný ústav poľnohospodárstva a potravinárstva pre trvalo udržateľné systémy poľnohospodárstva. Univerzita v Arizone dostane z grantového financovania 1.725 milióna dolárov.
Výskumný tím Grega Barrona-Gafforda zahŕňa vysokoškolákov a postgraduálnych študentov z UArizony. Barron-Gafford, vpravo, na snímke so študentmi Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia a Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor v Škola geografie, rozvoja a životného prostredia Vysoká škola sociálnych a behaviorálnych vied, bude vedúcou fyzikálnej vedy na projekte. V roku 2017 výskumný tím Barron-Gafford, ktorý zahŕňa vysokoškolských a postgraduálnych študentov z UArizony, začal pestovať plodiny pod 9-stopovými solárnymi panelmi na univerzite. biosféra 2 zariadenie, kde je Barron-Gafford riaditeľom riešení pre potravinovú, energetickú a vodnú odolnosť.
Barron-Gafford viedol prvé hodnotenie terénnych údajov o poľnohospodárstve v Spojených štátoch. Zistil, že agrovoltaika zvyšuje účinnosť solárnych panelov aj produkcie plodín. Voda uvoľnená rastlinami ochladzuje solárne panely, čím sa zvyšuje ich účinnosť a elektrický výkon. Tieň z panelov zvyšuje produktivitu rastlín a šetrí vodu, čo je obzvlášť dôležité, pretože zmena klímy zvyšuje počet oblastí náchylných na extrémne teplo a sucho, povedal Barron-Gafford.
Projekt SCAPES využije nové 1.5-akrové laboratórium na učenie sa o poľnohospodárstve na Arizonskej univerzite ako jedno zo svojich troch výskumných miest agrovoltaiky – spolu s ostatnými v Illinois a Colorade – na hodnotenie mikroklimatických a rastlinných reakcií na prítomnosť solárnych panelov. Meracie polia sa budú riadiť protokolmi vyvinutými spoločnosťou Barron-Gafford.
V roku 2017 začal výskumný tím Barron-Gafford pestovať plodiny pod 9-stopovými solárnymi panelmi v univerzitnom zariadení Biosphere 2.
"Tento program USDA je prvýkrát, čo budeme mať skutočne veľké inštalácie," povedal Barron-Gafford. „Neustále dostávame otázku: 'Uplatňujú sa všetky tieto výhody, ktoré vidíte, aj keď toto zväčšíte alebo sa pozriete na iné formy poľnohospodárstva?' To je naozaj to, čo tento projekt robí: Pohľad na príležitosti a prekážky, ktoré so sebou prináša tento rozsah.“
S týmto grantom Barron-Gafford dodal: „Budeme môcť merať oveľa viac plodín naraz. A budeme môcť robiť oveľa viac manipulácií, ako napríklad zistiť, do akej miery môžeme znížiť spotrebu vody a stále uspokojovať potreby potravín.“
„Náš projekt poskytne komplexnú analýzu transformačného potenciálu agrovoltaiky,“ povedal Madhu Khanna, hlavný riešiteľ grantu a dočasný riaditeľ Inštitútu udržateľnosti, energie a životného prostredia University of Illinois Urbana-Champaign. „Naším cieľom je zachovať alebo dokonca zvýšiť výnos plodín, zvýšiť kombinovanú – potravinovú a elektrickú – produktivitu pôdy a diverzifikovať a zvýšiť zisky farmárov pomocou riadkových plodín a krmovín a špeciálnych plodín v rôznych prostrediach.“
Andrea Gerlak, profesorka UArizonskej školy geografie, rozvoja a životného prostredia a dočasná riaditeľka Udallovho centra pre štúdium verejnej politiky, bude zástupkyňou riaditeľa spoločenskovedného výskumu projektu. Gerlak a jeho kolegovia budú viesť diskusné skupiny s rôznymi zainteresovanými stranami, ako sú farmári, ľudia zo solárneho priemyslu a politici, aby sa dozvedeli, čo riadi ich rozhodovanie o používaní agrovoltaických systémov a ako sa ich názory menia, keď sú k dispozícii nové výsledky výskumu.
Grant zahŕňa aj vzdelávaciu zložku pre deti K-12, vysokoškolákov a verejnosť. Moses Thompson, riaditeľ UArizona Program komunitnej a školskej záhradya jeho tím vyvinul sériu protokolov a plánov lekcií na zapojenie študentov a verejnosti do školských záhrad a Agrivoltaics Learning Labs inštalovaných na Rincon High School/University High School a Manzo Elementary School v Tucson Unified School District. Podporí snahu o integráciu zážitkového a praktického učenia na všetkých troch výskumných pracoviskách SCAPES.
„Pilier „Veľké výzvy“ nášho strategického plánu sa zameriava na využitie našich silných stránok vo výskume na riešenie problémov na národnej a globálnej úrovni. Zabezpečenie dostupnosti potravín prostredníctvom využívania obnoviteľných zdrojov energie je vynikajúcim príkladom toho, ako naši výskumníci vyvíjajú inovatívne riešenia kritických problémov,“ povedal prezident University of Arizona. Robert C. Robbins. "Som veľmi rád, že špičková práca Dr. Barrona-Gafforda postupuje na ďalšiu úroveň s týmto grantom od USDA a teším sa, že ho budem nasledovať, Dr. Gerlak a pán Thompson, keď toto spoločné úsilie napreduje."
- Lori Harwood, Vysoká škola sociálnych a behaviorálnych vied University of Arizona
Fotografia hore: Grant čiastočne podporí snahu o integráciu zážitkového a praktického učenia na všetkých troch výskumných pracoviskách SCAPES. foto: Moses Thompson/UArizona Community and School Garden Program