Az élelmiszer-termelés ellenálló képességének növelése a folyamatban lévő éghajlatváltozás során és a megújuló energiatermelés támogatása egyaránt alapvető kihívás a mai világban.
A napenergia-termelés azonban a termőföldek egyre jövedelmezőbb felhasználási területévé válik, ami aggodalomra ad okot, hogy a napelemes farmok kiszorítják az élelmiszertermelést.
Az egyik lehetséges megoldás az agrivoltaics – a mezőgazdaság és a napelemes napelem panelek együttes elhelyezése –, amely képes fenntartani a növénytermesztést, megújuló energiát termelni, csökkenteni a vízfelhasználást és növelni a gazdaságok jövedelmezőségét.
A gazdálkodóknak azonban segítségre van szükségük az agrovoltaikus rendszerek számára legmegfelelőbb növények és helyek meghatározásában, valamint a napelemek kialakításában és elhelyezésében, amelyek fenntartják vagy növelik a terméshozamot.
Az Egyesült Államok Mezőgazdasági Minisztériumának Nemzeti Élelmiszer- és Mezőgazdasági Intézete új, 10 millió dolláros támogatása lehetővé teszi a kutatók számára, hogy tanulmányozzák, hogyan optimalizálhatják a legjobban a mezőgazdasági rendszerek tervezését különféle földtípusok és éghajlati viszonyok között.
A négyéves, „Fenntartható mezőgazdasági és fotovoltaikus villamosenergia-rendszerek” vagy SCAPES elnevezésű projekt vezető intézete az Illinois Urbana-Champaign Egyetem. A partnerintézetek közé tartozik az Arizonai Egyetem, a Colorado Állami Egyetem, az Auburn Egyetem, az Illinois-i Chicagói Egyetem és a Nemzeti Megújuló Energia Laboratórium. A projektet a Mezőgazdasági és Élelmiszeripari Kutatóintézet Fenntartható Mezőgazdasági Rendszerek programja finanszírozza. Az Arizonai Egyetem 1.725 millió dollárt kap a támogatásból.
Greg Barron-Gafford kutatócsoportja UArizona egyetemi és posztgraduális hallgatóiból áll. Barron-Gafford, jobbra, a képen Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia és Isaiah Barnett-Moreno diákokkal.
Greg Barron-Gafford, az egyetem professzora Földrajzi, Fejlesztési és Környezetvédelmi Iskola Társadalmi és Magatartástudományi Főiskola, lesz a projekt fizikai tudományos vezetője. 2017-ben Barron-Gafford kutatócsoportja, amely UArizona egyetemi és posztgraduális hallgatóit is magában foglalja, növényeket kezdett termeszteni az egyetem 9 méteres napelemsorai alatt. Bioszféra 2 létesítmény, ahol Barron-Gafford az élelmiszer-, energia- és vízállósági megoldások igazgatója.
Barron-Gafford vezette a Az agrovoltaik első terepi adatértékelése az Egyesült Államokban. Megállapította, hogy az agrovoltaika növeli mind a napelemek, mind a növénytermesztés hatékonyságát. A növények által kibocsátott víz lehűti a napelemeket, ami növeli azok hatékonyságát és elektromos teljesítményét. A panelek árnyékolása növeli a növények termelékenységét és vizet takarít meg, ami különösen fontos, mivel az éghajlatváltozás megnöveli a szélsőséges hőségnek és szárazságnak kitett területek számát – mondta Barron-Gafford.
A SCAPES projekt az Arizonai Egyetem új, 1.5 hektáros Agrivoltaics Learning Lab-ját fogja használni a három mezőgazdasági kutatóhely egyikeként – a többi Illinoisban és Coloradóban – a napelemek jelenlétére adott mikroklimatikus és növényi válaszok felmérésére. A mérési tömbök a Barron-Gafford által kifejlesztett protokollokat követik.
2017-ben Barron-Gafford kutatócsoportja 9 láb magas napelemsorok alatt kezdett növényeket termeszteni az egyetem Bioszféra 2 létesítményében.
"Ez az USDA program az első alkalom, hogy igazán nagy létesítményeket fogunk végrehajtani" - mondta Barron-Gafford. „Folyamatosan azt kérdezik tőlünk, hogy mindezek az előnyök, amelyeket lát, továbbra is fennállnak, ha ezt növeli, vagy más mezőgazdasági formákat néz? Valójában ez az, amit ez a projekt csinál: megvizsgálja az ezzel a léptékkel járó lehetőségeket és akadályokat.”
Ezzel a támogatással Barron-Gafford hozzátette: „sokkal több élelmiszertermést tudunk majd mérni egyszerre. És sokkal több manipulációt végezhetünk majd, például meglátjuk, mennyivel tudjuk visszafogni a vízfelhasználást, és még mindig kielégíteni az élelmiszerszükségletet.”
„Projektünk átfogó elemzést nyújt az agrárelektromos energia átalakító potenciáljáról” – mondta Madhu Khanna, a támogatás vezető kutatója és az Illinois Egyetem Urbana-Champaign Fenntarthatósági, Energia- és Környezetvédelmi Intézetének ideiglenes igazgatója. „Célunk a terméshozam megőrzése vagy akár növelése, a termőföld kombinált – élelmiszer és villamos energia – termelékenységének növelése, valamint a gazdálkodók nyereségének diverzifikálása és növelése sornövényekkel, takarmánynövényekkel és speciális növényekkel számos környezetben.”
Gerlak Andrea, a Földrajzi, Fejlesztési és Környezetvédelmi Iskola UArizona professzora és az Udall Közpolitikai Tanulmányok Központjának ideiglenes igazgatója lesz a projekt társadalomtudományi kutatásának igazgatóhelyettese. Gerlak és munkatársai fókuszcsoportokat tartanak különböző érdekelt felekkel, például gazdálkodókkal, napenergiával foglalkozó szakemberekkel és politikusokkal, hogy megtudják, mi vezérli az agrárvoltaikus rendszerek használatával kapcsolatos döntéseiket, és hogyan változik véleményük az új kutatási eredmények elérhetővé válásával.
A támogatás egy oktatási komponenst is tartalmaz közép-12 éves gyermekek, főiskolai hallgatók és a nyilvánosság számára. Moses Thompson, az UArizona igazgatója Közösségi és Iskolakert Program, és csapata egy sor protokollt és óratervet dolgozott ki, hogy bevonja a diákokat és a nagyközönséget az iskolakertekbe, valamint az Agrivoltaics Learning Labsba, amelyet a Rincon High School/University High School és a Manzo Általános Iskolában telepítettek a Tucson Unified School District-ben. Támogatni fogja a tapasztalati és gyakorlati tanulás integrálására irányuló erőfeszítéseket mindhárom SCAPES kutatóhelyen.
„Stratégiai tervünk „Nagy kihívások” pillére arra összpontosít, hogy kiaknázzuk erősségeinket a kutatásban a nemzeti és globális szintű problémák megoldása érdekében. Az élelmiszerek elérhetőségének biztosítása megújuló energiaforrások felhasználásával kiváló példa arra, hogyan dolgoznak kutatóink innovatív megoldásokat a kritikus problémákra” – mondta az Arizonai Egyetem elnöke. Robert C. Robbins. „Nagyon örülök, hogy Dr. Barron-Gafford élvonalbeli munkája a következő szintre emelkedett az USDA támogatásával, és alig várom, hogy követhessem őt, Dr. Gerlakot és Mr. Thompsont az együttműködés előrehaladtával.”
- Lori Harwood, az Arizonai Egyetem Társadalom- és Magatartástudományi Főiskolája
Fénykép a tetején: A támogatás részben támogatja a tapasztalati és gyakorlati tanulás integrálását mindhárom SCAPES kutatóhelyen. Fénykép: Moses Thompson/UArizona közösségi és iskolai kerti program