Il co-sviluppo di terreni sia per l'energia solare fotovoltaica che per l'agricoltura potrebbe fornire il 20% della produzione totale di elettricità negli Stati Uniti con un investimento inferiore all'1% del budget annuale degli Stati Uniti, ha scoperto un nuovo articolo dei ricercatori dell'Oregon State University.

L'installazione su larga scala di sistemi agrivoltaici potrebbe portare a una riduzione annua di 330, 000 tonnellate di emissioni di anidride carbonica negli Stati Uniti, l'equivalente di 75, 000 auto fuoristrada all'anno e la creazione di più di 100, 000 posti di lavoro nelle comunità rurali, pur avendo un impatto minimo sulla resa delle colture, dicono i ricercatori.

"L'agrivoltaico offre una rara opportunità di vera sinergia:più cibo, più energia, minore richiesta d'acqua, minori emissioni di carbonio, e comunità rurali più prospere, "ha detto Chad Higgins, professore associato presso il College of Agricultural Sciences dell'Oregon e autore senior dell'articolo pubblicato sulla rivista Sustainability.

Anche Agrivoltaics si allinea agli obiettivi del Green New Deal, un pacchetto di legislazione federale che cerca di affrontare il cambiamento climatico e le disuguaglianze economiche, ha detto Higgins.

"America rurale, l'agricoltura in particolare, può essere la soluzione a molte delle nostre preoccupazioni, che si tratti di energia rinnovabile, mitigare gli impatti del cambiamento climatico, cibo sostenibile o una buona gestione delle risorse idriche, " Ha detto Higgins. "Questa connessione è inutilizzata soprattutto perché non ci sono stati investimenti sufficienti in quelle comunità.

"Ciò che proponiamo in questo documento è tutto possibile. È tecnicamente possibile. È politicamente possibile. E guadagnerebbe denaro dopo l'investimento iniziale. Questa è la conclusione:dovremmo considerare l'agricoltura come una soluzione ai problemi piuttosto che come un causa di problemi».

L'analisi delineata nel documento prepara Higgins per la fase successiva della sua ricerca agrivoltaica, che include l'installazione di una fattoria solare completamente funzionale progettata per dare la priorità alle attività agricole su cinque acri della North Willamette Research and Extension Station dello stato dell'Oregon ad Aurora, Oregon, 20 miglia a sud di Portland.

La fase successiva mira a dimostrare alla comunità agricola e ai potenziali futuri finanziatori come i risultati di Higgins possono essere applicati nei sistemi agricoli del mondo reale per incoraggiare l'adozione precoce. Si prevede che il terreno verrà aperto a maggio 2021 e la produzione dovrebbe iniziare nel 2022.

Nel documento sulla Sostenibilità, Higgins e il suo coautore, Kyle Proctor, un dottorando nel suo laboratorio, scoprono che sarebbe necessaria un'area delle dimensioni del Maryland affinché l'agrivoltaico possa soddisfare il 20% della produzione di elettricità degli Stati Uniti. Sono circa 13, 000 miglia quadrate, o l'1% degli attuali terreni agricoli degli Stati Uniti.

Il costo degli array agrivoltaici sarebbe di 1,12 trilioni di dollari nell'arco di 35 anni di vita del progetto. I ricercatori ritengono che il settore privato investirebbe nella maggior parte dei costi di costruzione con il governo federale che contribuisce con sconti e altri incentivi.

Usando il denaro generato dall'elettricità prodotta dagli array, i ricercatori stimano che ci vorrebbero circa 17 anni per ripagare i 1,12 trilioni di dollari. Dopo la durata prevista di 35 anni del progetto, i ricercatori stimano che gli array produrrebbero 35,7 miliardi di dollari di entrate.

L'installazione degli array creerebbe l'equivalente di 117, 000 posti di lavoro della durata di 20 anni, con il 40% di posizioni sostenibili per il funzionamento e la manutenzione degli array, dicono i ricercatori.

Higgins arriva a questo progetto con un background eclettico. Ha attraversato una fase di raccolta di laurea in ingegneria autodescritta e ha pubblicato articoli su tutto, dalla cinetica della reazione enzimatica alla fisica della neve alla teoria della turbolenza.

L'ampio sfondo è tornato utile un giorno nel 2013 mentre stava passeggiando per il suo "sentiero del pensiero" nel campus dell'Oregon State. Ha notato pascoli più verdi sotto i pannelli solari installati di recente. Attingendo al suo background studiando l'acqua, agricoltura, energia rinnovabile, ingegneria meccanica e civile, ha iniziato a pensare alla ricerca agrivoltaica.

La sua ricerca iniziale si è concentrata sull'impatto che i pannelli solari hanno avuto sulle colture piantate intorno a loro. Quella ricerca, insieme al lavoro di altri scienziati, ha dimostrato che la resa delle colture dipende dal tipo di coltura, ma alla fine, quando è compreso il valore dell'energia elettrica generata dai pannelli solari, c'è un beneficio economico netto dagli impianti agrivoltaici.

Guardando al futuro, Higgins crede che l'installazione su larga scala di sistemi agrivoltaici apra le porte ad altre tecnologie. L'energia in eccesso generata dai pannelli solari potrebbe essere utilizzata per alimentare trattori elettrici o per generare fertilizzanti in un'azienda agricola. Sensori economici potrebbero essere installati sulle piattaforme dei pannelli solari per supportare le decisioni basate sull'intelligenza artificiale per migliorare la produttività agricola.

"Una volta che abbiamo le infrastrutture, una volta che abbiamo energia, siamo pronti ad affrontare tanti altri grandi problemi, " ha detto Higgins.