Meningkatkan ketahanan produksi pangan selama perubahan iklim yang sedang berlangsung dan memperkuat produksi energi terbarukan merupakan tantangan mendasar di dunia saat ini.
Namun, pembangkit energi surya menjadi penggunaan yang semakin menguntungkan untuk lahan pertanian, yang telah menimbulkan kekhawatiran bahwa pertanian surya akan menggantikan produksi pangan.
Salah satu solusi yang mungkin adalah agrivoltaics – penempatan bersama pertanian dan panel fotovoltaik surya – yang dapat mempertahankan produksi tanaman, menghasilkan energi terbarukan, mengurangi penggunaan air, dan meningkatkan profitabilitas pertanian.
Namun, petani membutuhkan bantuan dalam menentukan tanaman dan lokasi yang paling cocok untuk sistem agrivoltaik, serta desain dan penempatan panel surya yang mempertahankan atau meningkatkan hasil panen.
Hibah $10 juta baru dari Institut Nasional Pangan dan Pertanian di Departemen Pertanian AS akan memungkinkan para peneliti mempelajari cara terbaik mengoptimalkan desain untuk sistem agrivoltaik dalam berbagai jenis lahan dan skenario iklim.
Lembaga utama dalam proyek empat tahun, berjudul “Sistem Listrik Pertanian dan Fotovoltaik Berkelanjutan Kolokasi,” atau SCAPES, adalah University of Illinois Urbana-Champaign. Lembaga mitra termasuk University of Arizona, Colorado State University, Auburn University, University of Illinois Chicago dan National Renewable Energy Laboratory. Proyek ini didanai melalui program Sistem Pertanian Berkelanjutan Lembaga Penelitian Pertanian dan Pangan. University of Arizona akan menerima $1.725 juta dari dana hibah.
Tim peneliti Greg Barron-Gafford termasuk mahasiswa sarjana dan pascasarjana UArizona. Barron-Gafford, kanan, berfoto bersama siswa Alyssa Salazar, Leandro Phelps-Garcia dan Isaiah Barnett-Moreno.
Greg Barron-Gafford, profesor di Sekolah Geografi, Pembangunan dan Lingkungan Sekolah Tinggi Ilmu Sosial dan Perilaku, akan menjadi pemimpin ilmu fisika dalam proyek tersebut. Pada tahun 2017, tim peneliti Barron-Gafford, yang mencakup mahasiswa sarjana dan pascasarjana UArizona, mulai menanam tanaman di bawah susunan surya 9 kaki di universitas Biosfer 2 fasilitas, di mana Barron-Gafford adalah direktur solusi ketahanan pangan, energi dan air.
Barron-Gafford memimpin penilaian data lapangan pertama dari agrivoltaics di Amerika Serikat. Dia menemukan bahwa agrivoltaics meningkatkan efisiensi panel surya dan produksi tanaman. Air yang dikeluarkan oleh tanaman mendinginkan panel surya, yang meningkatkan efisiensi dan keluaran listriknya. Naungan dari panel meningkatkan produktivitas tanaman dan menghemat air, yang sangat penting karena perubahan iklim meningkatkan jumlah daerah yang rentan terhadap panas dan kekeringan yang ekstrem, kata Barron-Gafford.
Proyek SCAPES akan menggunakan Agrivoltaics Learning Lab seluas 1.5 hektar baru di University of Arizona sebagai salah satu dari tiga lokasi penelitian agrivoltaics - dengan yang lain di Illinois dan Colorado - untuk menilai respons iklim mikro dan tanaman terhadap keberadaan panel surya. Array pengukuran akan mengikuti protokol yang dikembangkan oleh Barron-Gafford.
Pada tahun 2017, tim peneliti Barron-Gafford mulai menanam tanaman di bawah susunan surya 9 kaki di fasilitas Biosphere 2 universitas.
“Program USDA ini adalah pertama kalinya kami memiliki instalasi yang sangat besar,” kata Barron-Gafford. “Kami terus-menerus ditanya 'Apakah semua manfaat yang Anda lihat ini masih terjadi saat Anda meningkatkannya atau melihat bentuk pertanian lain?' Itulah yang sebenarnya dilakukan oleh proyek ini: Melihat peluang dan hambatan yang datang dengan skala itu.”
Dengan hibah ini, Barron-Gafford menambahkan, “kita akan dapat mengukur lebih banyak tanaman pangan sekaligus. Dan kita akan dapat melakukan lebih banyak manipulasi, seperti melihat seberapa banyak kita dapat mengurangi penggunaan air dan tetap memenuhi kebutuhan makanan.”
“Proyek kami akan memberikan analisis komprehensif tentang potensi transformatif agrivoltaik,” kata Madhu Khanna, peneliti utama hibah dan direktur sementara Institut Urbana-Champaign Universitas Illinois untuk Keberlanjutan, Energi, dan Lingkungan. “Tujuan kami adalah untuk mempertahankan atau bahkan meningkatkan hasil panen, meningkatkan gabungan – pangan dan listrik – produktivitas lahan, dan mendiversifikasi dan meningkatkan keuntungan petani dengan tanaman baris dan pakan ternak dan tanaman khusus di berbagai lingkungan.”
Andrea Gerlak, profesor UArizona di Sekolah Geografi, Pembangunan dan Lingkungan dan direktur sementara Pusat Studi Kebijakan Publik Udall, akan menjadi wakil direktur penelitian ilmu sosial proyek tersebut. Gerlak dan rekan-rekannya akan mengadakan kelompok fokus dengan beragam pemangku kepentingan, seperti petani, industri surya, dan politisi, untuk mempelajari apa yang mendorong pengambilan keputusan mereka tentang penggunaan sistem agrivoltaik dan bagaimana pendapat mereka berubah saat hasil penelitian baru tersedia.
Hibah juga mencakup komponen pendidikan untuk anak-anak K-12, mahasiswa dan masyarakat umum. Musa Thompson, direktur UArizona Program Taman Komunitas dan Sekolah, dan timnya telah mengembangkan serangkaian protokol dan rencana pelajaran untuk melibatkan siswa dan masyarakat umum dengan taman sekolah dan Lab Pembelajaran Agrivoltaics yang dipasang di Rincon High School/University High School dan Sekolah Dasar Manzo di Distrik Sekolah Terpadu Tucson. Dia akan mendukung upaya untuk mengintegrasikan pengalaman dan pembelajaran langsung di ketiga lokasi penelitian SCAPES.
“Pilar 'Tantangan Besar' dari rencana strategis kami berfokus pada peningkatan kekuatan kami dalam penelitian untuk mengatasi masalah di tingkat nasional dan global. Memastikan ketersediaan makanan melalui penggunaan sumber energi terbarukan adalah contoh luar biasa tentang bagaimana para peneliti kami mengembangkan solusi inovatif untuk masalah kritis,” kata Presiden Universitas Arizona Robet C. Robbins. “Saya sangat senang melihat karya mutakhir Dr. Barron-Gafford maju ke tingkat berikutnya dengan hibah dari USDA ini dan saya berharap dapat mengikutinya, Dr. Gerlak dan Mr. Thompson seiring kemajuan upaya kolaboratif ini.”
- Lori Harwood, Fakultas Ilmu Sosial dan Perilaku Universitas Arizona
Foto di atas: Hibah akan, sebagian, mendukung upaya untuk mengintegrasikan pengalaman dan pembelajaran langsung di ketiga lokasi penelitian SCAPES. Foto: Program Taman Komunitas dan Sekolah Moses Thompson/UArizona