Zvyšování odolnosti produkce potravin během probíhající změny klimatu a podpora výroby energie z obnovitelných zdrojů jsou základními výzvami dnešního světa.
Výroba solární energie se však stává stále ziskovějším využitím pro ornou půdu, což vedlo k obavám, že solární farmy vytlačí produkci potravin.
Jedním z možných řešení je agrovoltaika – společné umístění zemědělství a solárních fotovoltaických panelů – které dokáže udržet rostlinnou produkci, vyrábět obnovitelnou energii, snížit spotřebu vody a zvýšit ziskovost farmy.
Zemědělci však potřebují pomoc při určování plodin a míst, která jsou nejvhodnější pro agrovoltaické systémy, a také s konstrukcí a umístěním solárních panelů, které udržují nebo zvyšují výnosy plodin.
Nový grant ve výši 10 milionů dolarů od Národního institutu pro výživu a zemědělství v americkém ministerstvu zemědělství umožní výzkumníkům studovat, jak nejlépe optimalizovat design pro agrovoltaické systémy v různých typech půdy a klimatických scénářích.
Vedoucím institutem čtyřletého projektu s názvem „Udržitelné kolokace zemědělských a fotovoltaických elektrických systémů“ nebo SCAPES je University of Illinois Urbana-Champaign. Mezi partnerské instituty patří University of Arizona, Colorado State University, Auburn University, University of Illinois Chicago a National Renewable Energy Laboratory. Projekt je financován z programu Zemědělský a potravinářský výzkumný ústav Sustainable Agriculture Systems. University of Arizona obdrží 1.725 milionu dolarů z grantového financování.
Výzkumný tým Grega Barrona-Gafforda zahrnuje vysokoškoláky a postgraduální studenty z UArizony. Barron-Gafford, vpravo, na snímku se studenty Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia a Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor v Škola geografie, rozvoje a životního prostředí Vysoká škola sociálních a behaviorálních věd, bude na projektu vedoucím fyzikální vědy. V roce 2017 výzkumný tým Barron-Gafford, který zahrnuje vysokoškoláky a postgraduální studenty z UArizony, začal pěstovat plodiny pod 9stopými solárními panely na univerzitě. Biosféra 2 zařízení, kde je Barron-Gafford ředitelem řešení pro potravinovou, energetickou a vodní odolnost.
Barron-Gafford vedl první terénní hodnocení agrovoltaiky ve Spojených státech. Zjistil, že agrovoltaika zvyšuje účinnost jak solárních panelů, tak produkce plodin. Voda uvolněná rostlinami ochlazuje solární panely, což zvyšuje jejich účinnost a elektrický výkon. Stín z panelů zvyšuje produktivitu rostlin a šetří vodu, což je zvláště důležité, protože změna klimatu zvyšuje počet oblastí náchylných k extrémnímu teplu a suchu, řekl Barron-Gafford.
Projekt SCAPES bude využívat novou výukovou laboratoř Agrivoltaics o rozloze 1.5 akru na Arizonské univerzitě jako jedno ze tří výzkumných pracovišť pro agrovoltaiku – s ostatními v Illinois a Coloradu – k posouzení mikroklimatických a rostlinných reakcí na přítomnost solárních panelů. Měřicí pole se budou řídit protokoly vyvinutými společností Barron-Gafford.
V roce 2017 začal výzkumný tým Barron-Gafford pěstovat plodiny pod 9 stop dlouhými solárními panely v univerzitním zařízení Biosphere 2.
"Tento program USDA je poprvé, kdy budeme mít opravdu velké instalace," řekl Barron-Gafford. „Neustále dostáváme otázku: 'Dostávají se všechny tyto výhody, které vidíte, stále, když toto zvětšíte nebo se podíváte na jiné formy zemědělství?' To je to, co tento projekt skutečně dělá: Podíváme se na příležitosti a překážky, které s sebou tento rozsah přináší.“
S tímto grantem Barron-Gafford dodal: „Budeme schopni měřit mnohem více potravinářských plodin najednou. A budeme moci dělat mnohem více manipulací, například zjistit, jak moc můžeme snížit spotřebu vody a stále uspokojovat potřeby potravin.“
„Náš projekt poskytne komplexní analýzu transformačního potenciálu agrovoltaiky,“ řekl Madhu Khanna, hlavní řešitel grantu a prozatímní ředitel Institutu pro udržitelnost, energii a životní prostředí University of Illinois Urbana-Champaign. „Naším cílem je udržet nebo dokonce zvýšit výnos plodin, zvýšit kombinovanou – potravinovou a elektrickou – produktivitu půdy a diverzifikovat a zvýšit zisky farmářů pomocí řádkových plodin a pícnin a speciálních plodin v celé řadě prostředí.“
Zástupkyní ředitele společenskovědního výzkumu projektu bude Andrea Gerlak, profesorka UArizonské školy geografie, rozvoje a životního prostředí a dočasná ředitelka Udallova centra pro studium veřejné politiky. Gerlak a kolegové povedou diskusní skupiny s různými zainteresovanými stranami, jako jsou zemědělci, lidé z solárního průmyslu a politici, aby se dozvěděli, co řídí jejich rozhodování o používání agrovoltaických systémů a jak se jejich názory mění, když jsou k dispozici nové výsledky výzkumu.
Součástí grantu je také vzdělávací složka pro děti K-12, vysokoškoláky a veřejnost. Moses Thompson, ředitel UArizona Program komunitní a školní zahradya jeho tým vyvinul řadu protokolů a plánů lekcí pro zapojení studentů a veřejnosti do školních zahrad a Agrivoltaics Learning Labs instalovaných na Rincon High School/University High School a Manzo Elementary School v Tucson Unified School District. Podpoří snahu o integraci zážitkového a praktického učení na všech třech výzkumných pracovištích SCAPES.
„Pilíř 'Grand Challenges' našeho strategického plánu se zaměřuje na využití našich silných stránek ve výzkumu k řešení problémů na národní i globální úrovni. Zajištění dostupnosti potravin pomocí obnovitelných zdrojů energie je vynikajícím příkladem toho, jak naši výzkumníci vyvíjejí inovativní řešení kritických problémů,“ řekl prezident University of Arizona. Robert C. Robbins. "Jsem velmi potěšen, když vidím, jak špičková práce Dr. Barrona-Gafforda postupuje na další úroveň díky tomuto grantu od USDA, a těším se, že ho budu následovat, Dr. Gerlak a pan Thompson, jak bude toto společné úsilí pokračovat."
- Lori Harwood, University of Arizona College of Social and Behavioral Sciences
Fotografie nahoře: Grant částečně podpoří snahu o integraci zážitkového a praktického učení na všech třech výzkumných pracovištích SCAPES. Fotografie: Moses Thompson / Program komunity a školní zahrady v UArizoně