在持续的气候变化期间提高粮食生产的弹性和支持可再生能源生产都是当今世界的根本挑战。
然而,太阳能发电正在成为农田越来越有利可图的用途,这引发了人们对太阳能农场将取代粮食生产的担忧。
一种可能的解决方案是农业光伏——农业和太阳能光伏板并置——它可以维持农作物生产、生产可再生能源、降低用水量并提高农场盈利能力。
然而,农民需要帮助来确定最适合农业光伏系统的作物和地点,以及维持或增加作物产量的太阳能电池板设计和放置。
美国农业部国家食品和农业研究所提供了 10 万美元的新资助,研究人员将能够研究如何在各种土地类型和气候情景下最好地优化农业光伏系统的设计。
这个名为“可持续共置农业和光伏发电系统”(SCAPES)的四年项目的牵头机构是伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校。合作机构包括亚利桑那大学、科罗拉多州立大学、奥本大学、伊利诺伊大学芝加哥分校和国家可再生能源实验室。该项目由农业和食品研究所可持续农业系统计划资助。亚利桑那大学将获得 1.725 万美元的资助。
Greg Barron-Gafford 的研究团队包括亚利桑那大学的本科生和研究生。巴伦-加福德(右)与学生阿莉莎·萨拉查、莱安德罗·菲尔普斯-加西亚和以赛亚·巴内特-莫雷诺合影。
格雷格·巴伦-加福德 (Greg Barron-Gafford),教授 地理、发展与环境学院 社会与行为科学学院,将成为该项目的物理科学带头人。 2017 年,巴伦-加福德的研究团队(包括亚利桑那大学本科生和研究生)开始在该大学的 9 英尺太阳能电池阵列下种植农作物 生物圈2 巴伦-加福德 (Barron-Gafford) 是该工厂的食品、能源和水弹性解决方案总监。
巴伦-加福德领导 农业光伏的首次现场数据评估 在美国。他发现农业光伏提高了太阳能电池板和农作物生产的效率。植物释放的水可以冷却太阳能电池板,从而提高其效率和电力输出。巴伦-加福德说,面板的遮阳提高了植物生产力并节省了水,随着气候变化增加了易受极端高温和干旱影响的地区数量,这一点尤其重要。
SCAPES 项目将使用亚利桑那大学占地 1.5 英亩的新农业光伏学习实验室作为其三个农业光伏研究中心之一(其他研究中心位于伊利诺伊州和科罗拉多州),以评估小气候和植物对太阳能电池板的反应。测量阵列将遵循 Barron-Gafford 开发的协议。
2017 年,巴伦-加福德的研究团队开始在该大学生物圈 9 号设施的 2 英尺太阳能电池阵列下种植农作物。
“美国农业部的这个计划是我们第一次进行真正大规模的安装,”巴伦-加福德说。 “我们经常被问到‘当你扩大规模或考虑其他形式的农业时,你所看到的所有这些好处还会发生吗?’这正是这个项目正在做的事情:研究这种规模带来的机遇和障碍。”
巴伦-加福德补充说,有了这笔拨款,“我们将能够同时测量更多的粮食作物。我们将能够进行更多的操作,例如看看我们可以减少多少用水量并仍然满足食物需求。”
“我们的项目将对农业光伏的变革潜力进行全面分析,”该资助项目的首席研究员、伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校可持续发展、能源和环境研究所临时所长马杜·卡纳 (Madhu Khanna) 说。 “我们的目标是维持甚至增加作物产量,提高土地的粮食和电力综合生产力,并通过在各种环境中种植中耕作物、饲料和特种作物来实现农民利润的多样化和增加。”
亚利桑那大学地理、发展与环境学院教授、乌德尔公共政策研究中心临时主任安德里亚·格拉克(Andrea Gerlak)将担任该项目社会科学研究的副主任。 Gerlak 及其同事将与农民、太阳能行业人士和政治家等不同利益相关者进行焦点小组讨论,以了解是什么推动了他们对使用农业光伏系统的决策,以及随着新研究结果的出现,他们的观点如何变化。
该赠款还包括针对 K-12 儿童、大学生和公众的教育部分。 摩西·汤普森, 亚利桑那大学主任 社区和学校花园计划和他的团队制定了一系列协议和课程计划,让学生和公众参与图森联合学区林孔高中/大学高中和曼佐小学安装的学校花园和农业光伏学习实验室。他将支持在所有三个 SCAPES 研究地点整合体验式学习和实践学习的努力。
“我们战略计划的‘重大挑战’支柱侧重于利用我们的研究优势来解决国家和全球层面的问题。通过使用可再生能源确保食物的供应是我们的研究人员如何为关键问题开发创新解决方案的一个突出例子,”亚利桑那大学校长说 R奥伯特·C·罗宾斯。 “我很高兴看到 Barron-Gafford 博士的前沿工作在美国农业部的这笔资助下进入了一个新的水平,我期待着跟随他、Gerlak 博士和 Thompson 先生,随着这项合作努力的进展。”
– Lori Harwood,亚利桑那大学社会与行为科学学院
顶部照片:这笔赠款将部分支持所有三个 SCAPES 研究地点整合体验式学习和实践学习的努力。照片: 摩西·汤普森/亚利桑那州社区和学校花园计划