Maisto gamybos atsparumo didinimas vykstant klimato kaitai ir atsinaujinančios energijos gamybos skatinimas yra pagrindiniai šiuolaikinio pasaulio iššūkiai.
Tačiau saulės energijos gamyba tampa vis pelningesniu pasėlių naudojimu, todėl kilo susirūpinimas, kad saulės energijos ūkiai išstums maisto gamybą.
Vienas iš galimų sprendimų yra agrivoltaics – žemės ūkio ir saulės fotovoltinių plokščių išdėstymas vienoje vietoje, kuri gali išlaikyti augalininkystę, gaminti atsinaujinančią energiją, sumažinti vandens suvartojimą ir padidinti ūkio pelningumą.
Tačiau ūkininkams reikia pagalbos nustatant pasėlius ir vietas, geriausiai tinkančias žemės ūkio elektrinėms sistemoms, taip pat saulės baterijų konstrukciją ir išdėstymą, kurie palaiko arba padidina pasėlių derlių.
Nauja 10 milijonų dolerių dotacija iš Nacionalinio maisto ir žemės ūkio instituto JAV Žemės ūkio departamente leis mokslininkams ištirti, kaip geriausiai optimizuoti žemės ūkio sistemų projektavimą įvairiuose žemės tipuose ir klimato scenarijuose.
Pagrindinis ketverių metų projekto, pavadinto „Tvarus žemės ūkio ir fotovoltinės elektros sistemų išdėstymas“ arba SCAPES, institutas yra Ilinojaus universitetas Urbana-Champaign. Tarp institutų partnerių yra Arizonos universitetas, Kolorado valstijos universitetas, Oburno universitetas, Čikagos Ilinojaus universitetas ir Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija. Projektas finansuojamas per Žemės ūkio ir maisto tyrimų instituto Tvarios žemės ūkio sistemų programą. Arizonos universitetas gaus 1.725 mln. USD dotacijos finansavimo.
Grego Barrono-Gaffordo tyrimų komandą sudaro UArizona bakalauro ir magistrantūros studentai. Barronas-Gaffordas, dešinėje, nuotraukoje su studentais Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia ir Isaiah Barnett-Moreno.
Gregas Barronas-Gaffordas, profesorius Geografijos, plėtros ir aplinkos mokykla Socialinių ir elgesio mokslų kolegija, bus projekto fizinių mokslų vadovas. 2017 m. Barrono-Gaffordo tyrimų komanda, kurią sudaro UArizonos bakalauro ir magistrantūros studentai, universiteto universitete pradėjo auginti pasėlius po 9 pėdų saulės masyvais. Biosfera 2 įrenginys, kuriame Barron-Gafford yra maisto, energijos ir vandens atsparumo sprendimų direktorius.
Barronas-Gaffordas vadovavo pirmasis agrovoltinių medžiagų lauko duomenų įvertinimas Jungtinėse Amerikos Valstijose. Jis nustatė, kad agrivoltaics padidina saulės baterijų ir augalininkystės efektyvumą. Augalų išskiriamas vanduo vėsina saulės baterijas, todėl padidėja jų efektyvumas ir elektros galia. Barronas-Gaffordas sakė, kad plokščių šešėlis padidina augalų produktyvumą ir taupo vandenį, o tai ypač svarbu, nes klimato kaita padidina vietovių, jautrių dideliam karščiui ir sausrai, skaičių.
SCAPES projektas naudos naują 1.5 akrų žemės ūkio mokymosi laboratoriją Arizonos universitete kaip vieną iš trijų žemės ūkio energijos tyrimų vietų – kartu su kitomis Ilinojaus valstijoje ir Kolorado valstijoje – siekiant įvertinti mikroklimato ir augalų reakciją į saulės kolektorių buvimą. Matavimo matricos bus vykdomos pagal Barron-Gafford sukurtus protokolus.
2017 m. Barrono-Gaffordo tyrimų grupė universiteto Biosferos 9 įrenginyje pradėjo auginti javus po 2 pėdų saulės masyvais.
„Ši USDA programa yra pirmas kartas, kai turėsime tikrai didelių įrenginių“, - sakė Barronas-Gaffordas. „Mūsų nuolat klausia: „Ar visa ši nauda, kurią matote, vis dar išlieka, kai padidinate šį mastą arba žiūrite į kitas žemės ūkio formas? Būtent tai ir daro šis projektas: žvelgiama į galimybes ir kliūtis, kurios atsiranda dėl tokio masto.
Su šia dotacija Barronas-Gaffordas pridūrė: „galėsime išmatuoti daug daugiau maistinių pasėlių vienu metu. Ir mes galėsime atlikti daug daugiau manipuliacijų, pavyzdžiui, pamatyti, kiek galime sumažinti vandens suvartojimą ir vis tiek patenkinti maisto poreikius.
„Mūsų projektas pateiks išsamią žemės ūkio energijos transformacinio potencialo analizę“, - sakė Madhu Khanna, pagrindinis dotacijos tyrėjas ir Ilinojaus universiteto Urbana-Champaign tvarumo, energetikos ir aplinkos instituto laikinasis direktorius. „Mūsų tikslas yra išlaikyti ar net padidinti pasėlių derlių, padidinti bendrą – maisto ir elektros – žemės produktyvumą, įvairinti ir padidinti ūkininkų pelną iš eilinių augalų, pašarų ir specialių kultūrų įvairiose aplinkose.
Andrea Gerlak, UArizona Geografijos, plėtros ir aplinkosaugos mokyklos profesorė ir laikinoji Udall viešosios politikos studijų centro direktorė, bus projekto socialinių mokslų tyrimų direktoriaus pavaduotoja. Gerlakas ir jo kolegos suburs tikslines grupes su įvairiomis suinteresuotosiomis šalimis, pavyzdžiui, ūkininkais, saulės energijos pramonės žmonėmis ir politikais, kad sužinotų, kas lemia jų sprendimų dėl žemės ūkio energijos sistemų naudojimą ir kaip keičiasi jų nuomonė, kai atsiranda naujų tyrimų rezultatų.
Dotacija taip pat apima švietimo komponentą, skirtą vidurinio amžiaus vaikams, kolegijų studentams ir visuomenei. Mosesas Thompsonas, UArizonos direktorius Bendruomenės ir mokyklos sodo programa, ir jo komanda sukūrė daugybę protokolų ir pamokų planų, skirtų įtraukti mokinius ir visuomenę į mokyklų sodus ir Agrivoltaics Learning Labs, įrengtas Rincon vidurinėje / universiteto vidurinėje mokykloje ir Manzo pradinėje mokykloje Tuksono vieningos mokyklos rajone. Jis rems pastangas integruoti patirtinį ir praktinį mokymąsi visose trijose SCAPES tyrimų vietose.
„Mūsų strateginio plano ramstis „Didieji iššūkiai“ yra sutelktas į mūsų stiprybių panaudojimą moksliniuose tyrimuose, kad būtų sprendžiamos problemos nacionaliniu ir pasauliniu lygiu. Maisto prieinamumo užtikrinimas naudojant atsinaujinančius energijos šaltinius yra puikus pavyzdys, kaip mūsų mokslininkai kuria novatoriškus svarbiausių problemų sprendimus“, – sakė Arizonos universiteto prezidentas. Robertas C. Robbinsas. „Labai džiaugiuosi matydamas, kad Dr. Barron-Gafford darbas pakyla į kitą lygį, gavus šią USDA dotaciją, ir laukiu jo, dr. Gerlako ir pono Thompsono, sekimo, kai šios bendradarbiavimo pastangos progresuos.
- Lori Harwood, Arizonos universiteto socialinių ir elgesio mokslų kolegija
Nuotrauka viršuje: dotacija iš dalies rems pastangas integruoti patirtinį ir praktinį mokymąsi visose trijose SCAPES tyrimų vietose. Nuotrauka: Moses Thompson / UArizona bendruomenės ir mokyklos sodo programa