Aumentare la resilienza della produzione alimentare durante i cambiamenti climatici in corso e rafforzare la produzione di energia rinnovabile sono entrambe sfide fondamentali nel mondo di oggi.
Tuttavia, la produzione di energia solare sta diventando un uso sempre più redditizio per i terreni coltivati, il che ha fatto temere che i parchi solari possano sostituire la produzione alimentare.
Una possibile soluzione è l’agrivoltaico – la co-ubicazione di agricoltura e pannelli solari fotovoltaici – che può mantenere la produzione agricola, produrre energia rinnovabile, ridurre il consumo di acqua e aumentare la redditività delle aziende agricole.
Gli agricoltori, tuttavia, hanno bisogno di assistenza per determinare le colture e i luoghi più adatti per i sistemi agrivoltaici, nonché per la progettazione e il posizionamento dei pannelli solari che mantengono o aumentano i raccolti.
Una nuova sovvenzione di 10 milioni di dollari da parte dell’Istituto Nazionale per l’Alimentazione e l’Agricoltura del Dipartimento dell’Agricoltura degli Stati Uniti consentirà ai ricercatori di studiare come ottimizzare al meglio la progettazione dei sistemi agrivoltaici in una varietà di tipi di terreno e scenari climatici.
L’istituto capofila del progetto quadriennale, intitolato “Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity Systems”, o SCAPES, è l’Università dell’Illinois Urbana-Champaign. Gli istituti partner includono l'Università dell'Arizona, la Colorado State University, la Auburn University, l'Università dell'Illinois Chicago e il National Renewable Energy Laboratory. Il progetto è finanziato attraverso il programma Sustainable Agriculture Systems dell’Agriculture and Food Research Institute. L'Università dell'Arizona riceverà 1.725 milioni di dollari del finanziamento della sovvenzione.
Il gruppo di ricerca di Greg Barron-Gafford comprende studenti universitari e laureati dell'UArizona. Barron-Gafford, a destra, nella foto con gli studenti Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia e Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, professore alla Scuola di Geografia, Sviluppo e Ambiente Facoltà di Scienze Sociali e Comportamentali, sarà il responsabile scientifico del progetto. Nel 2017, il gruppo di ricerca di Barron-Gafford, che comprende studenti universitari e laureati dell'UArizona, ha iniziato a coltivare colture sotto pannelli solari di 9 piedi presso l'università Biosphere 2 struttura, dove Barron-Gafford è il direttore delle soluzioni per la resilienza alimentare, energetica e idrica.
Barron-Gafford ha guidato la prima valutazione dei dati sul campo dell’agrivoltaico negli Stati Uniti. Ha scoperto che l’agrivoltaico aumenta l’efficienza sia dei pannelli solari che della produzione agricola. L'acqua rilasciata dalle piante raffredda i pannelli solari, aumentandone l'efficienza e la produzione elettrica. L’ombra dei pannelli aumenta la produttività delle piante e fa risparmiare acqua, il che è particolarmente importante in quanto il cambiamento climatico aumenta il numero di aree suscettibili al caldo estremo e alla siccità, ha affermato Barron-Gafford.
Il progetto SCAPES utilizzerà un nuovo Agrivoltaics Learning Lab di 1.5 acri presso l’Università dell’Arizona come uno dei suoi tre siti di ricerca agrivoltaica – insieme agli altri in Illinois e Colorado – per valutare le risposte microclimatiche e vegetali alla presenza di pannelli solari. Gli array di misurazione seguiranno i protocolli sviluppati da Barron-Gafford.
Nel 2017, il gruppo di ricerca di Barron-Gafford ha iniziato a coltivare colture sotto pannelli solari alti 9 piedi presso la struttura Biosfera 2 dell'università.
"Con questo programma dell'USDA avremo per la prima volta installazioni davvero grandi", ha detto Barron-Gafford. "Ci viene chiesto costantemente 'Tutti questi benefici che stai vedendo si verificano ancora quando si amplia l'attività o si considerano altre forme di agricoltura?' Questo è davvero ciò che sta facendo questo progetto: guardare le opportunità e le barriere che derivano da quella scala.
Con questa sovvenzione, ha aggiunto Barron-Gafford, “saremo in grado di misurare molte più colture alimentari contemporaneamente. E saremo in grado di fare molte più manipolazioni, come vedere quanto possiamo ridurre il nostro consumo di acqua e continuare a soddisfare le esigenze alimentari”.
“Il nostro progetto fornirà un’analisi completa del potenziale di trasformazione dell’agrivoltaico”, ha affermato Madhu Khanna, ricercatore principale della sovvenzione e direttore ad interim dell’Urbana-Champaign Institute for Sustainability, Energy, and Environment dell’Università dell’Illinois. “Il nostro obiettivo è mantenere o addirittura aumentare la resa dei raccolti, aumentare la produttività combinata – cibo ed elettricità – dei terreni e diversificare e aumentare i profitti degli agricoltori con colture a filari, foraggio e colture speciali in una vasta gamma di ambienti”.
Andrea Gerlak, professore alla Scuola di Geografia, Sviluppo e Ambiente dell'UArizona e direttore ad interim del Centro Udall per gli Studi sulle Politiche Pubbliche, sarà il vicedirettore della ricerca sulle scienze sociali del progetto. Gerlak e colleghi condurranno focus group con diverse parti interessate, come agricoltori, operatori del settore solare e politici, per scoprire cosa guida il loro processo decisionale sull’utilizzo dei sistemi agrivoltaici e come le loro opinioni cambiano man mano che nuovi risultati della ricerca diventano disponibili.
La sovvenzione comprende anche una componente educativa per i bambini delle scuole primarie e secondarie, per gli studenti universitari e per il pubblico. Mosè Thompson, direttore dell'UArizona Programma di orti comunitari e scolastici, e il suo team hanno sviluppato una serie di protocolli e programmi di lezioni per coinvolgere gli studenti e il pubblico con gli orti scolastici e gli Agrivoltaics Learning Labs installati presso la Rincon High School/University High School e la Manzo Elementary School nel distretto scolastico unificato di Tucson. Sosterrà lo sforzo di integrare l'apprendimento esperienziale e pratico in tutti e tre i siti di ricerca SCAPES.
“Il pilastro delle “Grandi Sfide” del nostro piano strategico si concentra sullo sfruttamento dei nostri punti di forza nella ricerca per affrontare i problemi a livello nazionale e globale. Garantire la disponibilità di cibo attraverso l’uso di una fonte di energia rinnovabile è un esempio eccezionale di come i nostri ricercatori stanno sviluppando soluzioni innovative a problemi critici”, ha affermato il Presidente dell’Università dell’Arizona Robert C. Robbins. "Sono davvero felice di vedere il lavoro all'avanguardia del dottor Barron-Gafford avanzare al livello successivo con questa sovvenzione dell'USDA e non vedo l'ora di seguire lui, il dottor Gerlak e il signor Thompson mentre questo sforzo di collaborazione progredisce."
- Lori Harwood, College di scienze sociali e comportamentali dell'Università dell'Arizona
Foto in alto: la sovvenzione sosterrà, in parte, lo sforzo di integrare l'apprendimento esperienziale e pratico in tutti e tre i siti di ricerca SCAPES. Foto: Programma Moses Thompson/UArizona per la comunità e gli orti scolastici