在持續的氣候變化期間提高糧食生產的彈性和支持可再生能源生產都是當今世界的基本挑戰。
然而,太陽能發電正成為農田越來越有利可圖的用途,這導致人們擔心太陽能農場將取代糧食生產。
一種可能的解決方案是農業光伏——將農業和太陽能光伏板放在一起——它可以維持作物生產、生產可再生能源、降低用水量並提高農場盈利能力。
然而,農民需要幫助來確定最適合農業光伏系統的作物和位置,以及維持或增加作物產量的太陽能電池板設計和放置。
美國農業部國家糧食和農業研究所提供的一項新的 10 萬美元贈款將使研究人員能夠研究如何在各種土地類型和氣候情景下最好地優化農業光伏系統的設計。
伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校是這個為期四年的項目的牽頭機構,該項目名為“可持續共置農業和光伏電力系統”或 SCAPES。 合作機構包括亞利桑那大學、科羅拉多州立大學、奧本大學、伊利諾伊大學芝加哥分校和國家可再生能源實驗室。 該項目由農業和食品研究所可持續農業系統計劃資助。 亞利桑那大學將獲得 1.725 萬美元的贈款資金。
Greg Barron-Gafford 的研究團隊包括亞利桑那大學的本科生和研究生。 Barron-Gafford(右)與學生 Alyssa Salazar、Leandro Phelps-Garcia 和 Isaiah Barnett-Moreno 合影。
Greg Barron-Gafford, 教授 地理、發展與環境學院 社會與行為科學學院,將是該項目的物理科學負責人。 2017 年,包括亞利桑那大學本科生和研究生在內的 Barron-Gafford 研究團隊開始在該大學的 9 英尺太陽能電池陣列下種植農作物。 生物圈2 Barron-Gafford 是該設施的食品、能源和水彈性解決方案總監。
巴倫-加福德領銜 農業光伏的首次現場數據評估 在美國。 他發現農業光伏提高了太陽能電池板和作物生產的效率。 植物釋放的水可以冷卻太陽能電池板,從而提高其效率和電力輸出。 Barron-Gafford 說,面板的陰影可以提高植物生產力並節約用水,這在氣候變化增加了易受極端高溫和乾旱影響的地區數量之際尤為重要。
SCAPES 項目將使用亞利桑那大學一個新的 1.5 英畝的農業光伏學習實驗室作為其三個農業光伏研究基地之一 - 其他在伊利諾伊州和科羅拉多州 - 以評估小氣候和植物對太陽能電池板存在的反應。 測量陣列將遵循 Barron-Gafford 開發的協議。
2017 年,Barron-Gafford 的研究團隊開始在該大學的生物圈 9 設施的 2 英尺太陽能電池陣列下種植農作物。
“美國農業部的這個項目是我們第一次真正大規模安裝,”Barron-Gafford 說。 “我們經常被問到‘當您擴大規模或查看其他形式的農業時,您看到的所有這些好處是否仍然存在? 這正是這個項目正在做的事情:審視這種規模帶來的機遇和障礙。”
Barron-Gafford 補充說,有了這筆贈款,“我們將能夠同時測量更多的糧食作物。 而且我們將能夠做更多的操作,比如看看我們可以減少多少用水量並仍然滿足食物需求。”
“我們的項目將對農業光伏的變革潛力進行全面分析,”伊利諾伊大學厄巴納-香檳分校可持續發展、能源和環境研究所的贈款首席研究員兼臨時主任馬杜·卡納 (Madhu Khanna) 說。 “我們的目標是保持甚至提高作物產量,提高糧食和電力的土地綜合生產力,並在一系列環境中通過行作物、牧草和特種作物多樣化和增加農民的利潤。”
亞利桑那大學地理、發展與環境學院教授、Udall 公共政策研究中心臨時主任 Andrea Gerlak 將擔任該項目社會科學研究的副主任。 Gerlak 及其同事將與不同的利益相關者(如農民、太陽能行業人士和政治家)進行焦點小組討論,以了解是什麼推動了他們關於使用農業光伏系統的決策,以及隨著新研究結果的出現,他們的觀點如何改變。
該贈款還包括針對 K-12 兒童、大學生和公眾的教育部分。 摩西湯普森, 亞利桑那州州長 社區和學校花園計劃,他的團隊制定了一系列協議和課程計劃,讓學生和公眾參與學校花園和安裝在圖森聯合學區的 Rincon 高中/大學高中和 Manzo 小學的 Agrivoltaics 學習實驗室。 他將支持在所有三個 SCAPES 研究地點整合體驗式學習和實踐學習的努力。
“我們戰略計劃的‘重大挑戰’支柱側重於利用我們在研究方面的優勢來解決國家和全球層面的問題。 通過使用可再生能源來確保食物的供應是我們的研究人員如何為關鍵問題開發創新解決方案的一個突出例子,”亞利桑那大學校長說 R奧伯特 C.羅賓斯。 “我很高興看到 Barron-Gafford 博士的前沿工作在美國農業部的資助下更上一層樓,我期待著隨著這項合作努力的進展,跟隨他、Gerlak 博士和 Thompson 先生。”
- Lori Harwood,亞利桑那大學社會與行為科學學院
上圖:該贈款將部分支持在所有三個 SCAPES 研究地點整合體驗式學習和實踐學習的努力。 照片: Moses Thompson/UArizona 社區和學校花園計劃