Павышэнне ўстойлівасці вытворчасці прадуктаў харчавання падчас працяглых змяненняў клімату і пашырэнне вытворчасці энергіі з аднаўляльных крыніц з'яўляюцца фундаментальнымі праблемамі ў сучасным свеце.
Тым не менш, выпрацоўка сонечнай энергіі становіцца ўсё больш выгадным выкарыстаннем пасяўных зямель, што прывяло да асцярог, што сонечныя фермы выцесняць вытворчасць прадуктаў харчавання.
Адным з магчымых рашэнняў з'яўляецца агрывольтаіка - сумеснае размяшчэнне сельскай гаспадаркі і сонечных фотаэлектрычных панэляў, якія могуць падтрымліваць раслінаводства, вырабляць аднаўляльную энергію, знізіць выкарыстанне вады і павялічыць прыбытковасць фермы.
Аднак фермерам патрэбна дапамога ў вызначэнні сельскагаспадарчых культур і месцаў, найбольш прыдатных для аграэлектрычных сістэм, а таксама ў канструкцыі і размяшчэнні сонечных панэляў, якія падтрымліваюць або павялічваюць ураджайнасць.
Новы грант у памеры 10 мільёнаў долараў ад Нацыянальнага інстытута харчавання і сельскай гаспадаркі Міністэрства сельскай гаспадаркі ЗША дазволіць даследчыкам вывучыць, як найлепшым чынам аптымізаваць праектаванне аграэлектрычных сістэм у розных тыпах зямлі і ў розных кліматычных умовах.
Вядучым інстытутам чатырохгадовага праекта пад назвай «Устойлівае размяшчэнне сельскагаспадарчых і фотаэлектрычных электрычных сістэм» або SCAPES з'яўляецца Універсітэт Ілінойса Урбана-Шампейн. Партнёрскія інстытуты ўключаюць Універсітэт Арызоны, Універсітэт штата Каларада, Універсітэт Оберн, Універсітэт Ілінойса Чыкага і Нацыянальную лабараторыю аднаўляльных крыніц энергіі. Праект фінансуецца ў рамках праграмы ўстойлівых сістэм сельскай гаспадаркі Інстытута даследаванняў сельскай гаспадаркі і харчавання. Універсітэт Арызоны атрымае 1.725 мільёна долараў гранта.
Даследчая група Грэга Бэррон-Гафарда ўключае студэнтаў і аспірантаў Універсітэта Арызоны. Бэррон-Гафард, справа, на фота са студэнтамі Алісай Салазар, Леандра Фелпс-Гарсія і Ісаяй Барнет-Марэна.
Грэг Бэррон-Гафард, прафесар Школа геаграфіі, развіцця і навакольнага асяроддзя Каледж сацыяльных і паводніцкіх навук, будзе кіраўніком праекта па фізічных навуках. У 2017 годзе даследчая група Баррон-Гафарда, якая ўключае студэнтаў і аспірантаў Універсітэта Арызоны, пачала вырошчваць сельскагаспадарчыя культуры пад 9-футавымі сонечнымі батарэямі ва ўніверсітэце Біясфера 2 аб'ект, дзе Бэррон-Гафард з'яўляецца дырэктарам па рашэннях для ўстойлівасці да ежы, энергіі і вады.
Бэррон-Гэффорд узначаліў першая ацэнка палявых дадзеных агравольтаікі у Злучаных Штатах. Ён выявіў, што агравольтаіка павялічвае эфектыўнасць як сонечных панэляў, так і раслінаводства. Вада, якую вылучаюць расліны, астуджае сонечныя панэлі, што павялічвае іх эфектыўнасць і электрычную магутнасць. Цень ад панэляў павялічвае прадукцыйнасць раслін і эканоміць ваду, што асабліва важна, паколькі змяненне клімату павялічвае колькасць раёнаў, успрымальных да моцнай спякоты і засухі, сказаў Бэррон-Гафард.
Праект SCAPES будзе выкарыстоўваць новую вучэбную лабараторыю агрывольтаікі плошчай 1.5 акра ва Універсітэце Арызоны ў якасці аднаго з трох даследчых аб'ектаў агрывольтаікі - разам з іншымі ў Ілінойсе і Каларада - для ацэнкі мікракліматычных і рэакцый раслін на наяўнасць сонечных батарэй. Вымяральныя масівы будуць адпавядаць пратаколам, распрацаваным Barron-Gafford.
У 2017 годзе даследчая група Бэррон-Гафарда пачала вырошчваць сельскагаспадарчыя культуры пад 9-футавымі сонечнымі батарэямі на ўніверсітэцкім аб'екце Biosphere 2.
«Гэтая праграма Міністэрства сельскай гаспадаркі ЗША - гэта першы раз, калі мы збіраемся мець сапраўды вялікія ўстаноўкі», - сказаў Бэррон-Гафард. «Нас увесь час пытаюць: «Ці ўсё яшчэ адбываюцца ўсе гэтыя перавагі, якія вы бачыце, калі вы пашыраеце гэта або разглядаеце іншыя формы сельскай гаспадаркі?» Гэта сапраўды тое, што робіць гэты праект: разглядаючы магчымасці і бар'еры, звязаныя з такім маштабам».
З дапамогай гэтага гранта, дадаў Бэррон-Гафард, «мы зможам вымераць нашмат больш харчовых культур адначасова. І мы зможам зрабіць значна больш маніпуляцый, напрыклад, убачыць, наколькі мы можам скараціць спажыванне вады і пры гэтым задаволіць патрэбы ў ежы».
«Наш праект забяспечыць комплексны аналіз трансфармацыйнага патэнцыялу аграэлектрыкі», — сказаў Мадху Хана, галоўны даследчык гранта і часовы дырэктар Інстытута ўстойлівага развіцця, энергетыкі і навакольнага асяроддзя Універсітэта Ілінойса Урбана-Шампейн. «Наша мэта складаецца ў тым, каб падтрымліваць або нават павялічваць ураджайнасць сельскагаспадарчых культур, павялічваць сумесную прадукцыйнасць зямель (харчаванне і электраэнергія), а таксама дыверсіфікаваць і павялічыць прыбытак фермераў з дапамогай прапашных, кармавых і спецыяльных культур у розных асяроддзях».
Андрэа Герлак, прафесар Школы геаграфіі, развіцця і навакольнага асяроддзя Арызоны і часовы дырэктар Цэнтра даследаванняў грамадскай палітыкі Udall, будзе намеснікам дырэктара па сацыяльных навуках праекта. Герлак і яго калегі правядуць фокус-групы з рознымі зацікаўленымі бакамі, такімі як фермеры, прадстаўнікі сонечнай індустрыі і палітыкі, каб даведацца, што абумоўлівае іх прыняцце рашэнняў аб выкарыстанні агравольтаічных сістэм і як іх меркаванні змяняюцца па меры з'яўлення новых вынікаў даследаванняў.
Грант таксама ўключае адукацыйны кампанент для дзяцей K-12, студэнтаў каледжаў і насельніцтва. Мозэс Томпсан, дырэктар УАрызона Грамадскі і школьны сад праграмы, і яго каманда распрацавалі шэраг пратаколаў і планаў урокаў для прыцягнення студэнтаў і грамадскасці да школьных садоў і навучальных лабараторый Agrivoltaics, усталяваных у сярэдняй школе/універсітэцкай сярэдняй школе Рынкон і пачатковай школе Манцо ў аб'яднанай школьнай акрузе Тусон. Ён будзе падтрымліваць намаганні па інтэграцыі эксперыментальнага і практычнага навучання ва ўсіх трох даследчых цэнтрах SCAPES.
«Слуп «Вялікія выклікі» нашага стратэгічнага плана сканцэнтраваны на выкарыстанні нашых моцных бакоў у даследаваннях для вырашэння праблем на нацыянальным і глабальным узроўнях. Забеспячэнне даступнасці прадуктаў харчавання за кошт выкарыстання аднаўляльных крыніц энергіі з'яўляецца выдатным прыкладам таго, як нашы даследчыкі распрацоўваюць інавацыйныя рашэнні крытычных праблем», - сказаў прэзідэнт Універсітэта Арызоны. RОберт С. Робінс. «Я вельмі рады бачыць, што перадавая праца доктара Бэррон-Гэффарда пераходзіць на наступны ўзровень дзякуючы гэтаму гранту ад Міністэрства сельскай гаспадаркі ЗША, і я з нецярпеннем чакаю, што буду сачыць за ім, доктарам Герлакам і містэрам Томпсанам па меры развіцця гэтых сумесных намаганняў».
- Лоры Харвуд, каледж сацыяльных і паводніцкіх навук Універсітэта Арызоны
Фота ўверсе: грант часткова падтрымае намаганні па інтэграцыі практычнага навучання на ўсіх трох даследчых сайтах SCAPES. фота: Moses Thompson/UArizona Community and School Garden Program