Повишаването на устойчивостта на производството на храни по време на продължаващото изменение на климата и укрепването на производството на възобновяема енергия са основните предизвикателства в днешния свят.
Производството на слънчева енергия обаче става все по-доходоносно използване на обработваемата земя, което доведе до опасения, че слънчевите ферми ще изместят производството на храни.
Едно възможно решение е агриволтаиката – съвместното локализиране на селското стопанство и слънчевите фотоволтаични панели – което може да поддържа производството на култури, да произвежда възобновяема енергия, да намали потреблението на вода и да увеличи рентабилността на фермата.
Земеделските производители обаче се нуждаят от помощ при определянето на културите и местата, които са най-подходящи за агриволтаични системи, както и дизайна и разположението на слънчевите панели, които поддържат или увеличават добивите.
Нова субсидия от 10 милиона долара от Националния институт по храните и земеделието в Министерството на земеделието на САЩ ще позволи на изследователите да проучат как най-добре да оптимизират дизайна на агроволтаични системи в различни видове земя и климатични сценарии.
Водещият институт по четиригодишния проект, озаглавен „Устойчиво съвместно локализиране на селскостопански и фотоволтаични електрически системи“ или SCAPES, е Университетът на Илинойс Урбана-Шампейн. Партньорските институти включват Университета на Аризона, Държавния университет на Колорадо, Университета Обърн, Университета на Илинойс в Чикаго и Националната лаборатория за възобновяема енергия. Проектът се финансира чрез програмата за устойчиви земеделски системи на Института за изследване на земеделието и храните. Университетът на Аризона ще получи 1.725 милиона долара от безвъзмездното финансиране.
Изследователският екип на Грег Барън-Гафорд включва студенти и докторанти от университета Аризона. Барън-Гафорд, вдясно, на снимката със студенти Алиса Салазар, Леандро Фелпс-Гарсия и Исая Барнет-Морено.
Грег Барън-Гафорд, професор в Училище по география, развитие и околна среда Колеж по социални и поведенчески науки, ще бъде ръководителят на физическите науки по проекта. През 2017 г. изследователският екип на Barron-Gafford, който включва студенти и докторанти от Университета в Аризона, започна да отглежда култури под 9-футови слънчеви масиви в университета Биосфера 2 съоръжение, където Barron-Gafford е директор на решенията за устойчивост на храна, енергия и вода.
Барън-Гафорд ръководеше първа оценка на полеви данни за агриволтаика в САЩ. Той установи, че агриволтаиката повишава ефективността както на слънчевите панели, така и на производството на култури. Водата, отделяна от растенията, охлажда слънчевите панели, което повишава тяхната ефективност и електрическа мощност. Сянката от панелите увеличава продуктивността на растенията и спестява вода, което е особено важно, тъй като изменението на климата увеличава броя на районите, податливи на екстремни горещини и суша, каза Барън-Гафорд.
Проектът SCAPES ще използва нова лаборатория за обучение по агроволтаика от 1.5 акра в Университета на Аризона като един от трите си изследователски обекта за агриволтаика – заедно с другите в Илинойс и Колорадо – за оценка на микроклиматичните и растителни реакции към наличието на слънчеви панели. Измервателните масиви ще следват протоколи, разработени от Barron-Gafford.
През 2017 г. изследователският екип на Barron-Gafford започна да отглежда култури под 9-футови слънчеви масиви в съоръжението Biosphere 2 на университета.
„Тази програма на USDA е първият път, когато ще имаме наистина големи инсталации“, каза Barron-Gafford. „Постоянно ни питат „Всички тези ползи, които виждате, продължават ли да се случват, когато увеличите мащаба на това или погледнете други форми на земеделие?“ Това наистина прави този проект: разглеждане на възможностите и бариерите, които идват с този мащаб.“
С тази субсидия, добави Barron-Gafford, „ще можем да измерваме много повече хранителни култури наведнъж. И ще можем да правим много повече манипулации, като например да видим колко можем да намалим потреблението на вода и все пак да задоволим нуждите от храна.
„Нашият проект ще предостави цялостен анализ на трансформативния потенциал на агриволтаиците“, каза Мадху Хана, главен изследовател на безвъзмездната помощ и временен директор на Института за устойчивост, енергия и околна среда на Университета на Илинойс Урбана-Шампейн. „Нашата цел е да запазим или дори да увеличим добивите, да увеличим комбинираната – храна и електричество – производителност на земята и да диверсифицираме и увеличим печалбите на фермерите с редови култури и фуражни и специални култури в различни среди.“
Андреа Герлак, професор в университета Аризона в Училището по география, развитие и околна среда и временен директор на Центъра за изследвания в публичната политика Udall, ще бъде заместник-директор на изследванията на социалните науки на проекта. Герлак и колегите ще проведат фокус групи с различни заинтересовани страни, като фермери, хора от слънчевата индустрия и политици, за да научат какво движи техните решения относно използването на агриволтаични системи и как техните мнения се променят, когато новите резултати от изследванията стават достъпни.
Безвъзмездната помощ включва и образователен компонент за деца от K-12, студенти и обществеността. Моузес Томпсън, директор на UArizona Програма за обществена и училищна градина, и неговият екип са разработили поредица от протоколи и планове за уроци за ангажиране на ученици и общественост с училищни градини и лаборатории за обучение по агроволтаика, инсталирани в гимназия Rincon/университетска гимназия и начално училище Manzo в Tucson Unified School District. Той ще подкрепи усилията за интегриране на опитно и практическо обучение и в трите изследователски обекта на SCAPES.
„Стълбът „Големи предизвикателства“ на нашия стратегически план се фокусира върху използването на силните ни страни в научните изследвания за справяне с проблеми на национално и глобално ниво. Осигуряването на наличност на храна чрез използването на възобновяем източник на енергия е изключителен пример за това как нашите изследователи разработват иновативни решения на критични проблеми“, каза президентът на Университета на Аризона RОберт К. Робинс. „Много съм доволен да видя авангардната работа на д-р Барън-Гафорд да напредва към следващото ниво с тази субсидия от USDA и очаквам с нетърпение да го следя, д-р Герлак и г-н Томпсън, докато това съвместно усилие напредва.“
- Лори Харууд, Колеж по социални и поведенчески науки на Университета на Аризона
Снимка в горната част: Безвъзмездната помощ отчасти ще подкрепи усилията за интегриране на обучение чрез преживяване и практическо обучение и в трите изследователски обекта на SCAPES. снимка: Моузес Томпсън/UArizona Community and School Garden Program