Augmentar la resiliència de la producció d'aliments durant el canvi climàtic en curs i reforçar la producció d'energies renovables són tots dos reptes fonamentals en el món actual.
No obstant això, la generació d'energia solar s'està convertint en un ús cada cop més rendible per a les terres de conreu, la qual cosa ha generat la preocupació que les granges solars substitueixin la producció d'aliments.
Una possible solució és l'agrovoltaica, la coubicació de l'agricultura i els panells solars fotovoltaics, que poden mantenir la producció de cultius, produir energia renovable, reduir el consum d'aigua i augmentar la rendibilitat de les explotacions.
Els agricultors necessiten ajuda, però, per determinar els cultius i els llocs més adequats per als sistemes agrovoltaics, així com el disseny i la col·locació de panells solars que mantenen o augmenten els rendiments dels cultius.
Una nova subvenció de 10 milions de dòlars de l'Institut Nacional d'Alimentació i Agricultura del Departament d'Agricultura dels EUA permetrà als investigadors estudiar la millor manera d'optimitzar el disseny dels sistemes agrovoltaics en una varietat de tipus de sòl i escenaris climàtics.
L'institut principal del projecte de quatre anys, titulat "Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity Systems", o SCAPES, és la Universitat d'Illinois Urbana-Champaign. Els instituts associats inclouen la Universitat d'Arizona, la Universitat Estatal de Colorado, la Universitat Auburn, la Universitat d'Illinois a Chicago i el Laboratori Nacional d'Energies Renovables. El projecte està finançat a través del programa Sistemes d'Agricultura Sostenible de l'Institut de Recerca Agrícola i Alimentària. La Universitat d'Arizona rebrà 1.725 milions de dòlars del finançament de la subvenció.
L'equip de recerca de Greg Barron-Gafford inclou estudiants de grau i postgrau d'UArizona. Barron-Gafford, a la dreta, a la foto amb els estudiants Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia i Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, professor de la Escola de Geografia, Desenvolupament i Medi Ambient Facultat de Ciències Socials i del Comportament, serà el responsable de ciències físiques del projecte. El 2017, l'equip d'investigació de Barron-Gafford, que inclou estudiants de grau i postgrau d'UArizona, va començar a conrear conreus sota matrius solars de 9 peus a la universitat. Biosfera 2 instal·lació, on Barron-Gafford és el director de solucions de resiliència d'aliments, energia i aigua.
Barron-Gafford va liderar primera avaluació de dades de camp de l'agrovoltaica en els Estats Units. Va trobar que l'agrovoltaica augmenta l'eficiència tant dels panells solars com de la producció de cultius. L'aigua alliberada per les plantes refreda els panells solars, la qual cosa augmenta la seva eficiència i la producció elèctrica. L'ombra dels panells augmenta la productivitat de la planta i estalvia aigua, cosa que és especialment important ja que el canvi climàtic augmenta el nombre d'àrees susceptibles a la calor extrema i la sequera, va dir Barron-Gafford.
El projecte SCAPES utilitzarà un nou laboratori d'aprenentatge d'agrivoltaics de 1.5 hectàrees a la Universitat d'Arizona com un dels seus tres llocs de recerca agrovoltaica, amb els altres a Illinois i Colorado, per avaluar les respostes microclimàtiques i de les plantes a la presència de panells solars. Les matrius de mesura seguiran protocols desenvolupats per Barron-Gafford.
El 2017, l'equip d'investigació de Barron-Gafford va començar a conrear conreus sota matrius solars de 9 peus a les instal·lacions de Biosphere 2 de la universitat.
"Aquest programa de l'USDA és la primera vegada que tindrem instal·lacions molt grans", va dir Barron-Gafford. "Ens demanen constantment: "Tots aquests beneficis que esteu veient encara es produeixen quan augmenteu això o observeu altres formes d'agricultura?" Això és realment el que fa aquest projecte: mirar les oportunitats i les barreres que comporta aquesta escala".
Amb aquesta subvenció, va afegir Barron-Gafford, "podrem mesurar molts més cultius alimentaris alhora. I podrem fer moltes més manipulacions, com ara veure fins a quin punt podem reduir el nostre ús d'aigua i encara satisfer les necessitats d'aliments".
"El nostre projecte proporcionarà una anàlisi exhaustiva del potencial transformador de l'agrovoltaica", va dir Madhu Khanna, investigador principal de la subvenció i director interí de l'Institut Urbana-Champaign per a la Sostenibilitat, l'Energia i el Medi Ambient de la Universitat d'Illinois. "El nostre objectiu és mantenir o fins i tot augmentar el rendiment dels cultius, augmentar la productivitat combinada (aliments i electricitat) de la terra, i diversificar i augmentar els beneficis dels agricultors amb cultius en fila i cultius farratges i especialitzats en diversos entorns".
Andrea Gerlak, professora de la Facultat de Geografia, Desenvolupament i Medi Ambient de la UArizona i directora interina del Centre d'Estudis en Polítiques Públiques Udall, serà la subdirectora de la recerca en ciències socials del projecte. Gerlak i els seus col·legues realitzaran grups focals amb diverses parts interessades, com ara agricultors, persones de la indústria solar i polítics, per conèixer què impulsa la seva presa de decisions sobre l'ús de sistemes agrovoltaics i com canvien les seves opinions a mesura que es disposen de nous resultats de recerca.
La subvenció també inclou un component educatiu per a nens de K-12, estudiants universitaris i públic. Moisès Thompson, director de la UArizona Programa d'hort comunitari i escolar, i el seu equip han desenvolupat una sèrie de protocols i plans de lliçons per implicar els estudiants i el públic amb els jardins escolars i els laboratoris d'aprenentatge d'agrivoltaics instal·lats a l'escola secundària Rincon/Universitat i a l'escola primària Manzo al districte escolar unificat de Tucson. Donarà suport a l'esforç per integrar l'aprenentatge experimental i pràctic als tres llocs de recerca SCAPES.
“El pilar dels 'Grans Reptes' del nostre pla estratègic se centra a aprofitar els nostres punts forts en recerca per abordar problemes a nivell nacional i global. Assegurar la disponibilitat d'aliments mitjançant l'ús d'una font d'energia renovable és un exemple excel·lent de com els nostres investigadors estan desenvolupant solucions innovadores a problemes crítics", va dir el president de la Universitat d'Arizona. Robert C. Robbins. "Estic molt content de veure que el treball d'avantguarda del Dr. Barron-Gafford avança al següent nivell amb aquesta subvenció de l'USDA i espero seguir-lo, el Dr. Gerlak i el Sr. Thompson a mesura que avança aquest esforç col·laboratiu".
- Lori Harwood, Facultat de Ciències Socials i del Comportament de la Universitat d'Arizona
Foto a la part superior: la beca donarà suport, en part, a l'esforç per integrar l'aprenentatge experimental i pràctic als tres llocs de recerca SCAPES. Foto: Programa de jardins escolars i comunitaris Moses Thompson/UArizona