Aumentar la resiliencia de la producción de alimentos durante el cambio climático en curso y reforzar la producción de energía renovable son desafíos fundamentales en el mundo actual.
Sin embargo, la generación de energía solar se está convirtiendo en un uso cada vez más rentable para las tierras de cultivo, lo que ha generado preocupaciones de que las granjas solares desplacen la producción de alimentos.
Una posible solución es la agrovoltaica, la ubicación conjunta de la agricultura y los paneles solares fotovoltaicos, que pueden mantener la producción de cultivos, producir energía renovable, reducir el uso de agua y aumentar la rentabilidad de la granja.
Sin embargo, los agricultores necesitan ayuda para determinar los cultivos y las ubicaciones más adecuadas para los sistemas agrovoltaicos, así como el diseño y la ubicación de los paneles solares que mantienen o aumentan el rendimiento de los cultivos.
Una nueva subvención de $10 millones del Instituto Nacional de Alimentos y Agricultura del Departamento de Agricultura de EE. UU. permitirá a los investigadores estudiar cómo optimizar mejor el diseño de los sistemas agrovoltaicos en una variedad de tipos de terrenos y escenarios climáticos.
El instituto líder en el proyecto de cuatro años, titulado “Colocación Sostenible de Sistemas de Electricidad Agrícola y Fotovoltaica”, o SCAPES, es la Universidad de Illinois Urbana-Champaign. Los institutos asociados incluyen la Universidad de Arizona, la Universidad Estatal de Colorado, la Universidad de Auburn, la Universidad de Illinois en Chicago y el Laboratorio Nacional de Energía Renovable. El proyecto está financiado a través del programa de Sistemas de Agricultura Sostenible del Instituto de Investigación Agrícola y Alimentaria. La Universidad de Arizona recibirá $1.725 millones de los fondos de la subvención.
El equipo de investigación de Greg Barron-Gafford incluye estudiantes de pregrado y posgrado de UArizona. Barron-Gafford, a la derecha, en la foto con los estudiantes Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia e Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor de la Facultad de Geografía, Desarrollo y Medio Ambiente Facultad de Ciencias Sociales y del Comportamiento, será el líder de ciencias físicas en el proyecto. En 2017, el equipo de investigación de Barron-Gafford, que incluye estudiantes de pregrado y posgrado de UArizona, comenzó a cultivar debajo de paneles solares de 9 pies en la universidad. Biosfera 2 instalación, donde Barron-Gafford es el director de soluciones de resiliencia de alimentos, energía y agua.
Barron-Gafford dirigió la primera evaluación de datos de campo de agrovoltaicos en los Estados Unidos. Descubrió que los agrovoltaicos aumentan la eficiencia tanto de los paneles solares como de la producción de cultivos. El agua liberada por las plantas enfría los paneles solares, lo que aumenta su eficiencia y producción eléctrica. La sombra de los paneles aumenta la productividad de la planta y ahorra agua, lo cual es especialmente importante ya que el cambio climático aumenta la cantidad de áreas susceptibles al calor extremo y la sequía, dijo Barron-Gafford.
El proyecto SCAPES utilizará un nuevo laboratorio de aprendizaje agrovoltaico de 1.5 acres en la Universidad de Arizona como uno de sus tres sitios de investigación agrovoltaica, junto con los otros en Illinois y Colorado, para evaluar las respuestas microclimáticas y de plantas a la presencia de paneles solares. Las matrices de medición seguirán los protocolos desarrollados por Barron-Gafford.
En 2017, el equipo de investigación de Barron-Gafford comenzó a cultivar debajo de paneles solares de 9 pies en las instalaciones Biosphere 2 de la universidad.
“Este programa del USDA es la primera vez que vamos a tener instalaciones realmente grandes”, dijo Barron-Gafford. “Constantemente nos preguntan: '¿Todos estos beneficios que están viendo siguen ocurriendo cuando amplían esto o analizan otras formas de agricultura?' Eso es realmente lo que está haciendo este proyecto: mirar las oportunidades y las barreras que vienen con esa escala”.
Con esta subvención, añadió Barron-Gafford, “podremos medir muchos más cultivos alimentarios a la vez. Y podremos hacer muchas más manipulaciones, como ver cuánto podemos reducir nuestro uso de agua y seguir satisfaciendo las necesidades de alimentos”.
"Nuestro proyecto proporcionará un análisis integral del potencial transformador de la energía agrícola", dijo Madhu Khanna, investigador principal de la subvención y director interino del Instituto de Sostenibilidad, Energía y Medio Ambiente Urbana-Champaign de la Universidad de Illinois. “Nuestro objetivo es mantener o incluso aumentar el rendimiento de los cultivos, aumentar la productividad combinada (alimentos y electricidad) de la tierra y diversificar y aumentar las ganancias de los agricultores con cultivos en hileras y forrajes y cultivos especiales en una variedad de entornos”.
Andrea Gerlak, profesora de la Escuela de Geografía, Desarrollo y Medio Ambiente de la UArizona y directora interina del Centro Udall de Estudios en Políticas Públicas, será la subdirectora de investigación en ciencias sociales del proyecto. Gerlak y sus colegas realizarán grupos de enfoque con diversas partes interesadas, como agricultores, personas de la industria solar y políticos, para saber qué impulsa su toma de decisiones sobre el uso de sistemas agrovoltaicos y cómo cambian sus opiniones a medida que se obtienen nuevos resultados de investigación.
La subvención también incluye un componente educativo para niños K-12, estudiantes universitarios y el público. moisés thompson, director de la UArizona Programa de Huertos Comunitarios y Escolares, y su equipo han desarrollado una serie de protocolos y planes de lecciones para involucrar a los estudiantes y al público con los jardines escolares y los laboratorios de aprendizaje de agrovoltaicos instalados en Rincon High School/University High School y Manzo Elementary School en el Distrito Escolar Unificado de Tucson. Apoyará el esfuerzo de integrar el aprendizaje experimental y práctico en los tres sitios de investigación de SCAPES.
“El pilar 'Grandes Desafíos' de nuestro plan estratégico se enfoca en aprovechar nuestras fortalezas en investigación para abordar problemas a nivel nacional y global. Garantizar la disponibilidad de alimentos mediante el uso de una fuente de energía renovable es un ejemplo sobresaliente de cómo nuestros investigadores están desarrollando soluciones innovadoras para problemas críticos”, dijo el presidente de la Universidad de Arizona. RObert C. Robbins. "Estoy muy complacido de ver que el trabajo de vanguardia del Dr. Barron-Gafford avanza al siguiente nivel con esta subvención del USDA y espero seguirlo a él, al Dr. Gerlak y al Sr. Thompson a medida que avanza este esfuerzo de colaboración".
– Lori Harwood, Facultad de Ciencias Sociales y del Comportamiento de la Universidad de Arizona
Foto superior: La subvención apoyará, en parte, el esfuerzo de integrar el aprendizaje experimental y práctico en los tres sitios de investigación de SCAPES. Foto: Moses Thompson/UArizona Community and School Garden Program