Devam eden iklim değişikliği sırasında gıda üretiminin dayanıklılığının arttırılması ve yenilenebilir enerji üretiminin desteklenmesi günümüz dünyasının temel zorluklarıdır.
Ancak güneş enerjisi üretimi, tarım arazileri için giderek daha karlı bir kullanım haline geliyor ve bu da güneş enerjisi çiftliklerinin gıda üretiminin yerini alacağı endişesine yol açıyor.
Olası bir çözüm, mahsul üretimini sürdürebilen, yenilenebilir enerji üretebilen, su kullanımını azaltabilen ve çiftliğin kârlılığını artırabilen tarım ve güneş fotovoltaik panellerinin birlikte konumlandırılması olan agrivoltaiktir.
Ancak çiftçilerin, agrivoltaik sistemler için en uygun mahsulleri ve yerleri belirlemenin yanı sıra mahsul verimini koruyan veya artıran güneş paneli tasarımı ve yerleşimini belirleme konusunda yardıma ihtiyaçları var.
ABD Tarım Bakanlığı Ulusal Gıda ve Tarım Enstitüsü'nden alınan 10 milyon dolarlık yeni bir hibe, araştırmacıların çeşitli arazi türleri ve iklim senaryolarında agrivoltaik sistemler için tasarımı en iyi şekilde nasıl optimize edebileceklerini araştırmalarına olanak tanıyacak.
“Tarımsal ve Fotovoltaik Elektrik Sistemlerinin Sürdürülebilir Bir Şekilde Bir Arada Yerleştirilmesi” veya SCAPES başlıklı dört yıllık projenin lider enstitüsü, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi'dir. Ortak enstitüler arasında Arizona Üniversitesi, Colorado Eyalet Üniversitesi, Auburn Üniversitesi, Illinois Chicago Üniversitesi ve Ulusal Yenilenebilir Enerji Laboratuvarı bulunmaktadır. Proje, Tarım ve Gıda Araştırma Enstitüsü Sürdürülebilir Tarım Sistemleri programı aracılığıyla finanse edilmektedir. Arizona Üniversitesi hibe fonunun 1.725 milyon dolarını alacak.
Greg Barron-Gafford'un araştırma ekibi UArizona lisans ve yüksek lisans öğrencilerinden oluşuyor. Barron-Gafford, sağda, öğrenciler Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia ve Isaiah Barnett-Moreno ile birlikte resimde.
Greg Barron-Gafford, profesör Coğrafya, Kalkınma ve Çevre Okulu Sosyal ve Davranış Bilimleri Fakültesi, projenin fizik bilimi lideri olacak. 2017 yılında, Barron-Gafford'un UArizona lisans ve yüksek lisans öğrencilerinden oluşan araştırma ekibi, üniversitenin tesislerinde 9 metrelik güneş panellerinin altında mahsul yetiştirmeye başladı. Biyosfer 2 Barron-Gafford'un gıda, enerji ve suya dayanıklılık çözümlerinin direktörü olduğu tesis.
Barron-Gafford liderliğini sürdürdü agrivoltaiklerin ilk saha veri değerlendirmesi Birleşik Devletlerde. Agrivoltaiklerin hem güneş panellerinin hem de mahsul üretiminin verimliliğini arttırdığını buldu. Bitkiler tarafından salınan su, güneş panellerini soğutarak verimliliklerini ve elektrik çıktılarını artırır. Barron-Gafford, panellerden gelen gölgenin bitki verimliliğini artırdığını ve su tasarrufu sağladığını, iklim değişikliğinin aşırı sıcağa ve kuraklığa duyarlı alanların sayısını arttırması nedeniyle bunun özellikle önemli olduğunu söyledi.
SCAPES projesi, güneş panellerinin varlığına mikroklimatik ve bitki tepkilerini değerlendirmek için Arizona Üniversitesi'ndeki üç agrivoltaik araştırma sahasından biri olarak (diğerleri Illinois ve Colorado'da) biri olarak 1.5 dönümlük yeni bir Agrivoltaik Öğrenme Laboratuvarı'nı kullanacak. Ölçüm dizileri Barron-Gafford tarafından geliştirilen protokolleri takip edecek.
2017 yılında Barron-Gafford'un araştırma ekibi, üniversitenin Biyosfer 9 tesisinde 2 metrelik güneş enerjisi panellerinin altında mahsul yetiştirmeye başladı.
Barron-Gafford, "Bu USDA programı ilk kez gerçekten büyük kurulumlara sahip olacağız" dedi. “Sürekli olarak şu soruyla karşılaşıyoruz: 'Gördüğünüz tüm bu faydalar, bunu büyüttüğünüzde veya diğer tarım türlerine baktığınızda hala gerçekleşiyor mu?' Bu projenin yaptığı gerçekten de bu: Bu ölçeğin getirdiği fırsatlara ve engellere bakmak."
Barron-Gafford, bu bağışla şunları ekledi: "Çok daha fazla gıda ürününü aynı anda ölçebileceğiz. Ayrıca su kullanımımızı ne kadar azaltabileceğimizi ve yine de gıda ihtiyacımızı karşılayabileceğimizi görmek gibi çok daha fazla manipülasyon yapabileceğiz.”
Hibenin baş araştırmacısı ve Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign Sürdürülebilirlik, Enerji ve Çevre Enstitüsü geçici direktörü Madhu Khanna, "Projemiz, agrivoltaiklerin dönüştürücü potansiyelinin kapsamlı bir analizini sağlayacak" dedi. "Hedefimiz mahsul verimini korumak ve hatta artırmak, arazinin toplam (gıda ve elektrik) verimliliğini artırmak ve çeşitli ortamlarda sıra mahsulleri, yem bitkileri ve özel mahsullerle çiftçilerin karlarını çeşitlendirip artırmaktır."
Coğrafya, Kalkınma ve Çevre Okulu'nda UArizona profesörü ve Udall Kamu Politikası Araştırmaları Merkezi'nin geçici yöneticisi Andrea Gerlak, projenin sosyal bilim araştırmasının direktör yardımcısı olacak. Gerlak ve meslektaşları, çiftçiler, güneş enerjisi endüstrisi insanları ve politikacılar gibi çeşitli paydaşlarla, agrivoltaik sistemleri kullanma konusunda karar vermelerini neyin yönlendirdiğini ve yeni araştırma sonuçları ortaya çıktıkça fikirlerinin nasıl değiştiğini öğrenmek için odak grupları oluşturacak.
Hibe ayrıca K-12 çocukları, üniversite öğrencileri ve halk için bir eğitim bileşeni de içeriyor. Musa Thompson, UArizona'nın direktörü Topluluk ve Okul Bahçesi Programıve ekibi, öğrencilerin ve halkın okul bahçeleri ve Tucson Birleşik Okul Bölgesi'ndeki Rincon Lisesi/Üniversite Lisesi ve Manzo İlköğretim Okulu'nda kurulu Agrivoltaics Öğrenme Laboratuvarları ile etkileşime geçmesi için bir dizi protokol ve ders planı geliştirdi. Üç SCAPES araştırma tesisinin tamamında deneyimsel ve uygulamalı öğrenmeyi entegre etme çabasını destekleyecektir.
“Stratejik planımızın 'Büyük Zorluklar' ayağı, ulusal ve küresel düzeydeki sorunların üstesinden gelmek için araştırmadaki güçlü yönlerimizden yararlanmaya odaklanıyor. Yenilenebilir bir enerji kaynağının kullanımı yoluyla gıdanın bulunabilirliğinin sağlanması, araştırmacılarımızın kritik sorunlara nasıl yenilikçi çözümler geliştirdiğinin olağanüstü bir örneğidir" dedi Arizona Üniversitesi Rektörü Robert C. Robbins. “Dr. Barron-Gafford'un son teknoloji çalışmasının USDA'dan gelen bu hibe ile bir sonraki seviyeye ilerlediğini görmekten çok mutluyum ve bu işbirlikçi çaba ilerledikçe onu, Dr. Gerlak ve Bay Thompson'ı takip etmeyi sabırsızlıkla bekliyorum.”
- Lori Harwood, Arizona Üniversitesi Sosyal ve Davranış Bilimleri Fakültesi
Üstteki fotoğraf: Hibe, kısmen üç SCAPES araştırma tesisinin tamamında deneyimsel ve uygulamalı öğrenmeyi entegre etme çabasını destekleyecektir. Fotoğraf: Moses Thompson/UArizona Topluluk ve Okul Bahçesi Programı