Національний інститут продовольства та сільського господарства Міністерства сільського господарства США надав Університету Іллінойсу грант у розмірі 10 мільйонів доларів на проект у галузі агроенергетики під назвою Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity Systems (SCAPES).
Проект спрямований на надання міждисциплінарних наукових знань та програм підвищення кваліфікації для вивчення стійких агроелектричних конструкцій у різних комбінаціях видів сільськогосподарських культур. Рядові культури, кормові культури (для худоби) та спеціальні культури вивчатимуться у трьох біофізично різноманітних регіонах США: Іллінойс, Колорадо та Арізона.
SCAPES прагне поєднати економічний аналіз у масштабі ферми з передовими польовими експериментами. Мета програми - вивчити загальносистемний вплив на ринки та кліматичні системи, що виникає внаслідок різноманітних агроелектричних конфігурацій. Програма використовуватиме підхід системного моделювання для екстраполяції біофізичних та економічних результатів. Після цього фахівці розроблять програми, які будуть використовуватися при розробці та впровадженні сільськогосподарських проектів.
Дослідження є своєчасним, оскільки ціни на сонячні панелі, що стрімко падають, послужили поштовхом для будівництва сонячних полів, які зазвичай сприймаються «як конкуруючі з рослинництвом».
У Сполучених Штатах протягом багатьох років назрівають потенційні конфлікти в галузі землекористування, незважаючи на дослідження в галузі агроенергетики, що показують, що при спільному розміщенні сонячних панелей та сільськогосподарських культур збільшується як виробництво продуктів харчування, так і генерація енергії.
Наприклад, агроелектричні дослідження Інституту Фраунгофера показали, що врожай пшениці на полі з піднятими сонячними панелями складе 80% пшениці, яка була б вирощена без використання панелей, і ще 80% електроенергії. Тобто суміщення виробництва продуктів харчування та енергії значно збільшить чистий дохід з однієї ділянки землі.
Проект, який здійснюється під керівництвом штату Іллінойс, має три цілі. Перша полягає у залученні ключових зацікавлених сторін, включаючи фермерів, землевласників, розробників сонячних батарей визначення оптимальних конфігурацій сонячної енергії, інтегрованих із виробництвом продовольчих культур. Друга мета - оптимізувати конструктивні міркування на основі моделей врожайності сільськогосподарських культур, потреб у ресурсах та вироблення електроенергії у конкретному місці. І третя мета – створення високоефективних експериментальних освітніх програм, інтегрованих із науковими дослідженнями, для студентів та фермерів.
В рамках такого підходу в кожному регіоні планується розмістити сонячні установки та рослини C3 (наприклад, соєві боби, шпинат та рис) та C4 між панелями, щоб з'ясувати, як рослини реагують на різні рівні панелей, а також тривалість та час затінення. Рослини C4, такі як кукурудза, що використовують у процесі дихання CO2, що покращує ефективність азоту, води та фотосинтезу, ймовірно, в умовах затінення зможуть рости тільки в найбільш жарких кліматичних умовах. Рослини C3, а це 95% зелених рослин, більш ефективно ростуть у півтіні.
Після збору дані будуть використані для створення імітаційної моделі агровольтаїки, на основі якої буде розроблено проект трьох дослідних та демонстраційних майданчиків.
Отримання вихідних даних планується на трьох існуючих сонячних фермах – Solar Farm 2.0 в Іллінойсі, Jack's Solar Garden в Університеті штату Колорадо та Навчальна лабораторія Agrivoltaics в Університеті Арізони. Модель, побудована на основі цих даних, покаже динаміку води та тепла та буде інтегрована з моделями зростання сільськогосподарських культур для керівництва проектуванням.