Η αύξηση της ανθεκτικότητας της παραγωγής τροφίμων κατά τη διάρκεια της συνεχιζόμενης κλιματικής αλλαγής και η ενίσχυση της παραγωγής ενέργειας από ανανεώσιμες πηγές είναι και οι δύο θεμελιώδεις προκλήσεις στον σημερινό κόσμο.
Ωστόσο, η παραγωγή ηλιακής ενέργειας γίνεται ολοένα και πιο κερδοφόρα χρήση για καλλιεργήσιμες εκτάσεις, γεγονός που έχει οδηγήσει σε ανησυχίες ότι οι ηλιακές φάρμες θα εκτοπίσουν την παραγωγή τροφίμων.
Μια πιθανή λύση είναι τα αγροβολταϊκά – η συστέγαση της γεωργίας και τα ηλιακά φωτοβολταϊκά πάνελ – τα οποία μπορούν να διατηρήσουν τη φυτική παραγωγή, να παράγουν ανανεώσιμες πηγές ενέργειας, να μειώσουν τη χρήση νερού και να αυξήσουν την κερδοφορία του αγροκτήματος.
Ωστόσο, οι αγρότες χρειάζονται βοήθεια για τον προσδιορισμό των καλλιεργειών και των τοποθεσιών που ταιριάζουν καλύτερα για τα αγροβολταϊκά συστήματα, καθώς και για το σχεδιασμό και την τοποθέτηση ηλιακών πάνελ που διατηρούν ή αυξάνουν τις αποδόσεις των καλλιεργειών.
Μια νέα επιχορήγηση 10 εκατομμυρίων δολαρίων από το Εθνικό Ινστιτούτο Τροφίμων και Γεωργίας στο Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ θα επιτρέψει στους ερευνητές να μελετήσουν πώς να βελτιστοποιήσουν καλύτερα τον σχεδιασμό για αγροβολταϊκά συστήματα σε διάφορους τύπους γης και σενάρια κλίματος.
Το κύριο ινστιτούτο στο τετραετές έργο, με τίτλο «Συστήματα Βιώσιμης Συνεγκατάστασης Αγροτικών και Φωτοβολταϊκών Ηλεκτρικών Συστημάτων» ή SCAPES, είναι το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις Urbana-Champaign. Τα συνεργαζόμενα ινστιτούτα περιλαμβάνουν το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο, το Πανεπιστήμιο Auburn, το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις του Σικάγο και το Εθνικό Εργαστήριο Ανανεώσιμων Πηγών Ενέργειας. Το έργο χρηματοδοτείται μέσω του προγράμματος Sustainable Agriculture Systems του Ινστιτούτου Έρευνας Γεωργίας και Τροφίμων. Το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα θα λάβει 1.725 εκατομμύρια δολάρια από τη χρηματοδότηση της επιχορήγησης.
Η ερευνητική ομάδα του Greg Barron-Gafford περιλαμβάνει προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές της UArizona. Ο Barron-Gafford, δεξιά, απεικονίζεται με τους μαθητές Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia και Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, καθηγητής στο Σχολή Γεωγραφίας, Ανάπτυξης και Περιβάλλοντος Κολλέγιο Κοινωνικών και Συμπεριφορικών Επιστημών, θα είναι ο επικεφαλής της φυσικής επιστήμης στο έργο. Το 2017, η ερευνητική ομάδα του Barron-Gafford, η οποία περιλαμβάνει προπτυχιακούς και μεταπτυχιακούς φοιτητές της UArizona, άρχισε να καλλιεργεί καλλιέργειες κάτω από ηλιακές συστοιχίες 9 ποδιών στο πανεπιστήμιο Βιόσφαιρα 2 εγκατάσταση, όπου ο Barron-Gafford είναι ο διευθυντής λύσεων ανθεκτικότητας σε τρόφιμα, ενέργεια και νερό.
Ο Barron-Gafford ηγήθηκε του πρώτη αξιολόγηση δεδομένων πεδίου των αγροβολταϊκών στις Ηνωμένες Πολιτείες. Διαπίστωσε ότι τα αγροβολταϊκά αυξάνουν την απόδοση τόσο των ηλιακών συλλεκτών όσο και της φυτικής παραγωγής. Το νερό που απελευθερώνεται από τα φυτά ψύχει τους ηλιακούς συλλέκτες, γεγονός που αυξάνει την απόδοση και την ηλεκτρική τους απόδοση. Η σκιά από τα πάνελ αυξάνει την παραγωγικότητα των φυτών και εξοικονομεί νερό, κάτι που είναι ιδιαίτερα σημαντικό καθώς η κλιματική αλλαγή αυξάνει τον αριθμό των περιοχών που είναι επιρρεπείς στην ακραία ζέστη και την ξηρασία, είπε ο Barron-Gafford.
Το έργο SCAPES θα χρησιμοποιήσει ένα νέο εργαστήριο εκμάθησης Agrivoltaics 1.5 στρεμμάτων στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ως έναν από τους τρεις ερευνητικούς του χώρους αγροβολταϊκών - με τους άλλους στο Ιλινόις και το Κολοράντο - για να αξιολογήσει τις αντιδράσεις μικροκλίματος και φυτών στην παρουσία ηλιακών συλλεκτών. Οι συστοιχίες μέτρησης θα ακολουθούν πρωτόκολλα που αναπτύχθηκαν από τον Barron-Gafford.
Το 2017, η ερευνητική ομάδα του Barron-Gafford άρχισε να καλλιεργεί καλλιέργειες κάτω από ηλιακές συστοιχίες 9 ποδιών στις εγκαταστάσεις του πανεπιστημίου Biosphere 2.
"Αυτό το πρόγραμμα USDA είναι η πρώτη φορά που θα έχουμε πραγματικά μεγάλες εγκαταστάσεις", δήλωσε ο Barron-Gafford. «Μας ρωτούν συνεχώς «Όλα αυτά τα οφέλη που βλέπετε εξακολουθούν να συμβαίνουν όταν το κλιμακώνετε ή εξετάζετε άλλες μορφές γεωργίας; Αυτό πραγματικά κάνει αυτό το έργο: Εξετάζοντας τις ευκαιρίες και τα εμπόδια που έρχονται με αυτήν την κλίμακα».
Με αυτήν την επιχορήγηση, πρόσθεσε ο Barron-Gafford, «θα είμαστε σε θέση να μετρήσουμε πολύ περισσότερες καλλιέργειες τροφίμων ταυτόχρονα. Και θα είμαστε σε θέση να κάνουμε πολλούς περισσότερους χειρισμούς, όπως να δούμε πόσο μπορούμε να αναπληρώσουμε τη χρήση του νερού μας και να καλύψουμε τις ανάγκες σε τρόφιμα».
«Το έργο μας θα παρέχει μια ολοκληρωμένη ανάλυση του μετασχηματιστικού δυναμικού των αγροβολταϊκών», δήλωσε ο Madhu Khanna, κύριος ερευνητής της επιχορήγησης και προσωρινός διευθυντής του University of Illinois Urbana-Champaign Institute for Sustainability, Energy, and Environment. «Στόχος μας είναι να διατηρήσουμε ή ακόμα και να αυξήσουμε την απόδοση των καλλιεργειών, να αυξήσουμε τη συνδυασμένη –τροφή και ηλεκτρική ενέργεια– παραγωγικότητα της γης και να διαφοροποιήσουμε και να αυξήσουμε τα κέρδη των αγροτών με καλλιέργειες σειρών και κτηνοτροφικές και ειδικές καλλιέργειες σε μια σειρά περιβαλλόντων».
Ο Andrea Gerlak, καθηγητής της UArizona στη Σχολή Γεωγραφίας, Ανάπτυξης και Περιβάλλοντος και προσωρινός διευθυντής του Udall Center for Studies in Public Policy, θα είναι ο αναπληρωτής διευθυντής της έρευνας κοινωνικών επιστημών του έργου. Ο Gerlak και οι συνεργάτες του θα πραγματοποιήσουν ομάδες εστίασης με διάφορους ενδιαφερόμενους, όπως αγρότες, ανθρώπους της ηλιακής βιομηχανίας και πολιτικούς, για να μάθουν τι οδηγεί στη λήψη αποφάσεων σχετικά με τη χρήση συστημάτων αγροβολταϊκών και πώς αλλάζουν οι απόψεις τους καθώς γίνονται διαθέσιμα νέα ερευνητικά αποτελέσματα.
Η επιχορήγηση περιλαμβάνει επίσης ένα εκπαιδευτικό στοιχείο για παιδιά K-12, φοιτητές και το κοινό. Moses Thompson, διευθυντής της UArizona Πρόγραμμα Κοινότητας και Σχολικού Κήπου, και η ομάδα του έχουν αναπτύξει μια σειρά από πρωτόκολλα και σχέδια μαθημάτων για την εμπλοκή των μαθητών και του κοινού με τους σχολικούς κήπους και τα εργαστήρια εκμάθησης Agrivoltaics που είναι εγκατεστημένα στο γυμνάσιο/πανεπιστημιακό γυμνάσιο Rincon και στο Δημοτικό Σχολείο Manzo στην Unified School District του Tucson. Θα υποστηρίξει την προσπάθεια ενσωμάτωσης της βιωματικής και πρακτικής μάθησης και στους τρεις ερευνητικούς χώρους του SCAPES.
«Ο πυλώνας «Μεγάλες Προκλήσεις» του στρατηγικού μας σχεδίου επικεντρώνεται στην αξιοποίηση των δυνατοτήτων μας στην έρευνα για την αντιμετώπιση προβλημάτων σε εθνικό και παγκόσμιο επίπεδο. Η διασφάλιση της διαθεσιμότητας τροφίμων μέσω της χρήσης ανανεώσιμης πηγής ενέργειας είναι ένα εξαιρετικό παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο οι ερευνητές μας αναπτύσσουν καινοτόμες λύσεις σε κρίσιμα προβλήματα», δήλωσε ο Πρόεδρος του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Robert C. Robbins. "Είμαι τόσο χαρούμενος που βλέπω το έργο αιχμής του Δρ. Barron-Gafford να προχωρά στο επόμενο επίπεδο με αυτήν την επιχορήγηση από το USDA και ανυπομονώ να τον ακολουθήσω, τον Δρ Gerlak και τον κ. Thompson καθώς προχωρά αυτή η συλλογική προσπάθεια."
- Lori Harwood, University of Arizona College of Social and Behavioral Sciences
Φωτογραφία στην κορυφή: Η επιχορήγηση θα υποστηρίξει, εν μέρει, την προσπάθεια ενσωμάτωσης της βιωματικής και πρακτικής μάθησης και στις τρεις ερευνητικές τοποθεσίες SCAPES. Φωτογραφία: Πρόγραμμα Κοινότητας και Σχολικού Κήπου Moses Thompson/UArizona