Климаттың тұрақты өзгеруі кезінде азық-түлік өндірісінің тұрақтылығын арттыру және жаңартылатын энергия өндірісін арттыру қазіргі әлемдегі негізгі міндеттер болып табылады.
Дегенмен, күн энергиясын өндіру егістік алқаптар үшін барған сайын тиімді пайдалануға айналуда, бұл күн фермалары азық-түлік өндірісін ығыстырады деген алаңдаушылық туғызды.
Ықтимал шешімдердің бірі – ауыл шаруашылығы мен күн фотоэлектрлік панельдерін бірге орналастыру – өсімдік шаруашылығын сақтауға, жаңартылатын энергияны өндіруге, суды пайдалануды азайтуға және ферманың табыстылығын арттыруға мүмкіндік беретін агровольтаикалық қондырғылар.
Дегенмен, фермерлерге агровольтаикалық жүйелер үшін ең қолайлы дақылдар мен орындарды анықтауда, сондай-ақ егін өнімділігін сақтайтын немесе арттыратын күн панелін жобалау мен орналастыруда көмек қажет.
АҚШ Ауыл шаруашылығы министрлігіндегі Азық-түлік және ауыл шаруашылығы ұлттық институтының 10 миллион долларлық жаңа гранты зерттеушілерге әртүрлі жер түрлері мен климаттық сценарийлерде агровольтаикалық жүйелер үшін дизайнды оңтайландыру жолын зерттеуге мүмкіндік береді.
«Ауыл шаруашылығы және фотоэлектрлік электр жүйелерін тұрақты орналастыру» немесе SCAPES деп аталатын төрт жылдық жобаның жетекші институты Иллинойс Урбана-Шампейн университеті болып табылады. Әріптес институттарға Аризона университеті, Колорадо мемлекеттік университеті, Оберн университеті, Иллинойс Чикаго университеті және жаңартылатын энергия көздерінің ұлттық зертханасы кіреді. Жоба Ауыл шаруашылығы және азық-түлік ғылыми-зерттеу институтының «Тұрақты ауыл шаруашылығы жүйелері» бағдарламасы арқылы қаржыландырылады. Аризона университеті гранттық қаржыландырудың $1.725 миллионын алады.
Грег Баррон-Гаффордтың зерттеу тобына УАризона университетінің студенттері мен магистранттары кіреді. Баррон-Гаффорд, оң жақта, студенттер Алисса Салазар, Леандро Фелпс-Гарсия және Исайа Барнетт-Мореномен бірге суретте.
Грег Баррон-Гаффорд, профессор География, даму және қоршаған орта мектебі Әлеуметтік және мінез-құлық ғылымдарының колледжі, жобаның физика ғылымының жетекшісі болады. 2017 жылы Бэррон-Гаффордтың зерттеу тобы, құрамында УАризона штатының студенттері мен магистранттары университеттің 9 футтық күн массивтерінің астында егін өсіруді бастады. Биосфера 2 Баррон-Гаффорд тамақ, энергия және суға төзімділік шешімдерінің директоры болып табылатын мекеме.
Бэррон-Гаффорд басқарды агровольтайкалардың алғашқы далалық-мәліметтерін бағалау Құрама Штаттарда. Ол агровольтаика күн батареяларының да, өсімдік шаруашылығының да тиімділігін арттыратынын анықтады. Өсімдіктер шығаратын су күн батареяларын салқындатады, бұл олардың тиімділігі мен электр қуатын арттырады. Панельдердегі көлеңке өсімдіктердің өнімділігін арттырады және суды үнемдейді, бұл әсіресе климаттың өзгеруі төтенше ыстық пен құрғақшылыққа бейім аймақтардың санын көбейтетіндіктен маңызды, деді Баррон-Гаффорд.
SCAPES жобасы күн панельдерінің болуына микроклиматтық және өсімдіктердің реакцияларын бағалау үшін Аризона университетіндегі 1.5 акр жаңа агровольтайканы оқыту зертханасын Иллинойс пен Колорадодағы басқаларымен бірге агровольтаикалық зерттеу алаңдарының бірі ретінде пайдаланады. Өлшеу массивтері Баррон-Гаффорд әзірлеген хаттамаларға сәйкес болады.
2017 жылы Баррон-Гаффордтың зерттеу тобы университеттің Биосфера 9 нысанында 2 футтық күн массивтерінің астында егін өсіруді бастады.
«Бұл USDA бағдарламасы бізде бірінші рет шынымен үлкен қондырғыларға ие боламыз», - деді Баррон-Гаффорд. «Бізден үнемі: «Сіз көріп отырған барлық осы артықшылықтар сіз оны кеңейткен кезде немесе ауыл шаруашылығының басқа түрлерін қарастырған кезде әлі де бола ма?» Деп сұрайды. Бұл жоба шынымен де жасап жатыр: осы ауқыммен келетін мүмкіндіктер мен кедергілерді қарастыру».
Бұл грант арқылы Бэррон-Гаффорд былай деп қосты: «Біз бірден көп азық-түлік дақылдарын өлшей аламыз. Біз суды тұтынуды қаншалықты қайтара алатынымызды және әлі де азық-түлік қажеттіліктерін қанағаттандыра алатынымызды білу сияқты көптеген манипуляцияларды жасай аламыз ».
«Біздің жоба агровольтайкалардың трансформациялық әлеуетін жан-жақты талдауды қамтамасыз етеді», - деді Мадху Ханна, гранттың негізгі зерттеушісі және Иллинойс университетінің Урбана-Шампайн тұрақтылық, энергетика және қоршаған орта институтының уақытша директоры. «Біздің мақсатымыз – ауылшаруашылық дақылдарының өнімділігін сақтау немесе тіпті ұлғайту, біріктірілген – азық-түлік пен электр қуаты – жердің өнімділігін арттыру, сонымен қатар әртүрлі орталарда қатардағы дақылдар мен жемшөп пен арнайы дақылдар арқылы фермерлердің пайдасын әртараптандыру және арттыру».
Андреа Герлак, География, даму және қоршаған орта мектебінің Уаризона профессоры және Удалл мемлекеттік саясатты зерттеу орталығының уақытша директоры жобаның әлеуметтік ғылымдар бойынша зерттеулері директорының орынбасары болады. Герлак және оның әріптестері агровольтаикалық жүйелерді пайдалану туралы шешім қабылдауға не түрткі болатынын және жаңа зерттеу нәтижелері қол жетімді болған кезде олардың пікірлері қалай өзгеретінін білу үшін фермерлер, күн индустриясының қызметкерлері және саясаткерлер сияқты әртүрлі мүдделі тараптармен фокус-топтар жүргізеді.
Грант сонымен қатар K-12 балаларына, колледж студенттеріне және жұртшылыққа арналған білім беру компонентін қамтиды. Мозес Томпсон, УАризона директоры «Қоғамдық және мектеп бақшасы» бағдарламасы, және оның командасы студенттер мен жұртшылықты мектеп бақтарымен және Ринкон орта мектебінде/университет орта мектебінде және Туссон Бірыңғай мектеп ауданындағы Манзо бастауыш мектебінде орнатылған Agrivoltaics оқу зертханаларына тарту үшін бірқатар хаттамалар мен сабақ жоспарларын әзірледі. Ол барлық үш SCAPES зерттеу сайтында тәжірибелік және практикалық оқытуды біріктіру күш-жігерін қолдайды.
«Стратегиялық жоспарымыздың «Үлкен міндеттер» тірегі ұлттық және жаһандық деңгейдегі проблемаларды шешу үшін зерттеулердегі күш-қуатымызды пайдалануға бағытталған. Жаңартылатын энергия көзін пайдалану арқылы азық-түліктің қолжетімділігін қамтамасыз ету - бұл біздің зерттеушілер маңызды мәселелерге инновациялық шешімдерді әзірлеудің көрнекті мысалы», - деді Аризона университетінің президенті. Rоберт C. Роббинс. «Мен Доктор Баррон-Гаффордтың USDA грантының көмегімен келесі деңгейге көтерілген озық жұмысын көргеніме өте қуаныштымын және мен оны, доктор Герлак пен Томпсон мырзаны қадағалаймын деп үміттенемін.
- Лори Харвуд, Аризона университетінің әлеуметтік және мінез-құлық ғылымдары колледжі
Жоғарыдағы сурет: Грант, ішінара, барлық үш SCAPES зерттеу сайтында тәжірибелік және практикалық оқытуды біріктіру күш-жігерін қолдайды. Фото: Мозес Томпсон/УАризона қауымдастығы мен мектеп бағы бағдарламасы