Pārtikas ražošanas noturības palielināšana notiekošo klimata pārmaiņu laikā un atjaunojamās enerģijas ražošanas veicināšana ir abi galvenie izaicinājumi mūsdienu pasaulē.
Tomēr saules enerģijas ražošana kļūst par arvien ienesīgāku aramzemes izmantošanu, kas ir radījis bažas, ka saules enerģijas saimniecības izstums pārtikas ražošanu.
Viens no iespējamiem risinājumiem ir agrovoltaics — lauksaimniecības un saules fotoelementu paneļu izvietošana līdzās —, kas var uzturēt augkopību, ražot atjaunojamo enerģiju, samazināt ūdens patēriņu un palielināt saimniecības rentabilitāti.
Lauksaimniekiem tomēr ir vajadzīga palīdzība, lai noteiktu lauksaimniecības elektriskajām sistēmām vispiemērotākās kultūras un vietas, kā arī saules paneļu dizainu un izvietojumu, kas uztur vai palielina ražu.
Jauna 10 miljonu ASV dolāru dotācija no ASV Lauksaimniecības departamenta Nacionālā pārtikas un lauksaimniecības institūta ļaus pētniekiem izpētīt, kā vislabāk optimizēt lauksaimniecības sistēmu dizainu dažādos zemes veidos un klimata scenārijos.
Vadošais institūts četrus gadus ilgajā projektā ar nosaukumu “Ilgtspējīga lauksaimniecības un fotoelektrisko elektroenerģijas sistēmu izvietošana” jeb SCAPES ir Ilinoisas Universitātes Urbana-Champaign. Partneru institūti ir Arizonas Universitāte, Kolorādo štata universitāte, Oburnas universitāte, Čikāgas Ilinoisas universitāte un Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija. Projektu finansē Lauksaimniecības un pārtikas pētniecības institūta Ilgtspējīgas lauksaimniecības sistēmu programma. Arizonas Universitāte saņems 1.725 miljonus ASV dolāru no dotācijas finansējuma.
Grega Barona-Geforda pētnieku komandā ir UArizonas bakalaura un maģistrantūras studenti. Barrons-Gafords, pa labi, attēlā ar studentiem Alisu Salazaru, Leandro Felpsu-Garsiju un Jesaju Bārnetu-Moreno.
Gregs Barrons-Gefords, profesors Ģeogrāfijas, attīstības un vides skola Sociālo un uzvedības zinātņu koledža, būs projekta fiziskās zinātnes vadītājs. 2017. gadā Barona-Geforda pētnieku komanda, kurā ietilpst UArizonas bakalaura un maģistrantūras studenti, sāka audzēt kultūraugus zem 9 pēdu saules blokiem universitātes ēkā. Biosfēra 2 objekts, kurā Baron-Gafford ir pārtikas, enerģijas un ūdens noturības risinājumu direktors.
Barons-Gefords vadīja pirmais agrovoltaikas lauka datu novērtējums Amerikas Savienotajās Valstīs. Viņš atklāja, ka agrovoltaics palielina gan saules paneļu, gan augkopības efektivitāti. Augu izdalītais ūdens atdzesē saules paneļus, kas palielina to efektivitāti un elektrisko jaudu. Paneļu ēnojums palielina augu produktivitāti un ietaupa ūdeni, kas ir īpaši svarīgi, jo klimata pārmaiņas palielina to apgabalu skaitu, kas ir pakļauti ārkārtējam karstumam un sausumam, sacīja Barons-Gefords.
SCAPES projektā tiks izmantota jauna 1.5 akru liela Agrivoltaics Learning Lab Arizonas Universitātē kā viena no trim agrovoltaikas pētniecības vietām kopā ar citām Ilinoisā un Kolorādo, lai novērtētu mikroklimata un augu reakciju uz saules paneļu klātbūtni. Mērījumu masīvi darbosies saskaņā ar Barron-Gafford izstrādātajiem protokoliem.
2017. gadā Barona-Geforda pētniecības grupa universitātes Biosphere 9 objektā sāka audzēt kultūraugus zem 2 pēdu saules blokiem.
"Šī USDA programma ir pirmā reize, kad mums būs patiešām lielas iekārtas," sacīja Barons-Gefords. "Mums pastāvīgi tiek jautāts: "Vai visi šie ieguvumi, ko redzat, joprojām notiek, kad to palielinājat vai aplūkojat citus lauksaimniecības veidus?" Tas ir tas, ko šis projekts dara: aplūko iespējas un šķēršļus, kas rodas ar šo mērogu.
Ar šo dotāciju Barons-Gefords piebilda: “Mēs vienlaikus varēsim izmērīt daudz vairāk pārtikas kultūru. Un mēs varēsim veikt daudz vairāk manipulāciju, piemēram, redzēt, cik daudz mēs varam samazināt ūdens patēriņu un joprojām apmierināt pārtikas vajadzības.
"Mūsu projekts sniegs visaptverošu agrovoltaikas pārveidojošā potenciāla analīzi," sacīja Madhu Khanna, granta galvenais pētnieks un Ilinoisas Universitātes Urbana-Champaign Ilgtspējības, enerģētikas un vides institūta pagaidu direktors. "Mūsu mērķis ir saglabāt vai pat palielināt ražu, palielināt kopējo – pārtikas un elektrības – zemes ražīgumu, kā arī dažādot un palielināt lauksaimnieku peļņu ar rindu kultūrām, lopbarību un speciālajām kultūrām dažādās vidēs."
Andrea Gerlak, UArizonas Ģeogrāfijas, attīstības un vides skolas profesore un Udall sabiedriskās politikas studiju centra pagaidu direktore, būs projekta sociālo zinātņu pētījuma direktora vietniece. Gerlaks un kolēģi vadīs fokusa grupas ar dažādām ieinteresētajām personām, piemēram, lauksaimniekiem, saules enerģijas nozares darbiniekiem un politiķiem, lai uzzinātu, kas nosaka viņu lēmumu pieņemšanu par agroelektrisko sistēmu izmantošanu un kā mainās viņu viedokļi, kad kļūst pieejami jauni pētījumu rezultāti.
Stipendija ietver arī izglītības komponentu K-12 bērniem, koledžas studentiem un sabiedrībai. Mozus Tompsons, UArizonas direktors Kopienas un skolas dārza programma, un viņa komanda ir izstrādājuši virkni protokolu un stundu plānu, lai iesaistītu skolēnus un sabiedrību ar skolas dārziem un Agrivoltaics Learning Labs, kas uzstādītas Rincon vidusskolā/universitātes vidusskolā un Manzo pamatskolā Tuksonas vienotajā skolu rajonā. Viņš atbalstīs centienus integrēt pieredzes un praktiskas mācības visās trīs SCAPES pētniecības vietās.
“Mūsu stratēģiskā plāna “Lielo izaicinājumu” pīlārs ir vērsts uz mūsu spēku izmantošanu pētniecībā, lai risinātu problēmas nacionālā un globālā līmenī. Pārtikas pieejamības nodrošināšana, izmantojot atjaunojamo enerģijas avotu, ir izcils piemērs tam, kā mūsu pētnieki izstrādā novatoriskus risinājumus kritiskām problēmām,” sacīja Arizonas Universitātes prezidents. Roberts K. Robinss. "Esmu ļoti priecīgs redzēt, ka Dr. Barron-Gafford progresīvais darbs virzās uz nākamo līmeni ar šo USDA dotāciju, un es ceru sekot viņam, Dr. Gerlakam un Thompson kungam, kad šis sadarbības process turpinās."
- Lorija Hārvuda, Arizonas Universitātes Sociālo un uzvedības zinātņu koledža
Foto augšpusē: Dotācija daļēji atbalstīs centienus integrēt pieredzes un praktiskas mācības visās trīs SCAPES pētniecības vietās. Foto: Moses Thompson/UArizonas kopienas un skolas dārza programma