كيف يمكن الضوئية الزراعية تحقيق وضع مربح للجانبين?

نظرا لأنه من المتوقع أن يزداد عدد سكان العالم بمقدار 1.2 مليار شخص في السنوات الـ 15 المقبلة ، فإن الطلب على اللحوم والبيض ومنتجات الألبان سيستمر أيضا في الزيادة. سيحتاج هذا الطلب إلى تلبية الإمدادات الغذائية لأكثر من 7 مليارات شخص ، وكذلك النسبة المئوية للمياه العذبة اللازمة للمحاصيل ، وكذلك الطلب على الكهرباء الذي يستمر في النمو بمعدل يتجاوز حتى النمو السكاني. وفي مواجهة هذه السلسلة من التحديات ، نحتاج إلى النظر في كيفية اتخاذ تدابير فعالة للتصدي لها. يمكننا الجمع بينهما? دعونا نلقي نظرة على إضافة الطاقة الشمسية إلى الأراضي الزراعية وبعض الفوائد والتحديات المصاحبة لها.

 المشكلة مع الألواح الشمسية هو أنها تتطلب مساحة كبيرة لتوليد كمية كبيرة من الكهرباء. يجمع توليد الطاقة الكهروضوئية الزراعية ، المعروف أيضا باسم أب ، بين الزراعة وتوليد الطاقة عن طريق الزراعة تحت غطاء الألواح الشمسية. تكمن المشكلة الرئيسية في الألواح الشمسية في أنه لا يمكن استخدام الأرض أدناه ، ويرجع ذلك أساسا إلى المساحة الصغيرة بين الألواح ، والتي لا تكفي لتمرير المعدات الزراعية الحديثة. عندما يكون هناك مساحة أكبر بين الألواح الشمسية ، يمكن زراعة المحاصيل هناك ، وحتى الماشية الصغيرة مثل الدجاج والإوز والأغنام يمكن رعيها. هذه الحيوانات مفيدة لتوليد الطاقة الشمسية لأنها تقلل من تكلفة الحفاظ على نمو الغطاء النباتي ولا تشكل أي مخاطر على البطارية نفسها.

ومع ذلك ، سيتم تظليل الأرض بين الصفوف لساعات معينة من اليوم. هناك العديد من المتغيرات التي تتم دراستها حاليا بنشاط ، حيث يمكن تركيب الألواح بمشغلات بدلا من الألواح الثابتة ، مما يسمح للألواح بالإمالة في اتجاه واحد أو اتجاهين ، وبالتالي تحقيق تحسين الطاقة الشمسية ونمو النبات. هذا مهم بشكل خاص لمراحل النمو المبكرة لبعض المحاصيل. ماذا عن زراعة المحاصيل مباشرة تحت لوحة? قد تعتقد أن الألواح الشمسية التي تلقي بظلالها على النباتات أمر سيء ، لكن الطريقة التي يعمل بها التمثيل الضوئي تجعل الأمور ممتعة. تنمو النباتات وتزدهر باستخدام ثاني أكسيد الكربون بمساعدة أشعة الشمس. بعد الوصول إلى عتبة معينة تسمى نقطة تشبع الضوء ، لا تستطيع النباتات امتصاص المزيد من الطاقة ، لذلك تحتاج إلى التخلص من الطاقة الزائدة عن طريق تبخير الماء. إذا أفرطنا في التبسيط ، فيمكننا تقسيم النباتات إلى مجموعتين: نباتات الظل ، والتي تكون مفيدة بشكل خاص عند دمجها مع الألواح الشمسية لأن الألواح الشمسية تحجب بوضوح بعض ضوء الشمس المتاح. في الوقت الحاضر ، يشار إلى النباتات المشمسة أحيانا باسم النباتات التي لا تتحمل الظل. تتطلب هذه النباتات مزيدا من ضوء الشمس ، لكنها قد تعاني أيضا من التعرض المفرط لأشعة الشمس. عندما يصل أي نبات إلى العتبة ، سيعاني من" حروق الشمس "و" الإجهاد الحراري " مثل البشر ، مما يؤدي إلى زيادة تبخر الماء.

وفقا لتقرير صادر عن المعهد الألماني لأبحاث الطاقة الشمسية ، يمكن زراعة جميع المحاصيل تقريبا تحت الألواح الشمسية. ومع ذلك ، في المناطق التي لا تحتوي على ضوء الشمس الكافي ، قد يكون هناك بعض خسائر الغلة للنباتات التي تتطلب ضوء الشمس ، مثل القمح والدخن ، والتي تتطلب ضوء الشمس الكافي لتنمو بشكل جيد. يدرس الباحثون اللوحات والإعدادات الأكثر ملاءمة لزراعة المحاصيل. تتطلب بعض النباتات فجوات أكبر بين الألواح ، وتتطلب بعض النباتات ألواحا معدلة ، وتتطلب بعض البقوليات اختيار أصناف أقصر. حققت المحاصيل الرئيسية التي تتحمل الظل لتوليد الطاقة الكهروضوئية الزراعية نجاحا كبيرا ، وقد نمت المحاصيل التي يمكنك رؤيتها في السوق الزراعية ، مثل الخس والسبانخ والبطاطس والطماطم ، جيدا ، مما يوضح لنا إمكانات توليد الطاقة الكهروضوئية الزراعية. في مشروع ريسولا الذي أجري في منطقة بحيرة كونستانفي ألمانيا من عام 2016 إلى عام 2018 ، أظهروا أنه في السنوات الرطبة والباردة نسبيا من عام 2016 ، كانت غلة المحاصيل أب أقل بنسبة 25 ٪ من تلك المزارع الشمسية ، ولكن في السنوات الجافة والحارة من 2017 و 2018 ، تجاوزت غلة المحاصيل أب المجال المرجعي ، مشيرا إلى أن أب قد يغير قواعد اللعبة في المناطق الحارة والجافة.

دعونا نوجه انتباهنا إلى هولندا ، على الرغم من صغر حجمها ، فهي ثاني أكبر مصدر للغذاء في العالم!زرعوا النباتات مباشرة أسفل الألواح الشمسية ، ووضعت الألواح الشمسية في صفوف متناوبة تواجه الشرق والغرب. هذا يمكن أن يزيد من إنتاج الطاقة الشمسية مع حماية النباتات أيضا من تأثير الرياح القوية.

كمية ونوعية الفواكه المنتجة تحت الفريق هي نفسها أو أفضل من تلك المنتجة تحت الأنفاق البلاستيكية التقليدية. بالنسبة للمزارعين ، تتمثل الفائدة الرئيسية في أنه يوفر عبء العمل في إدارة الأنفاق البلاستيكية ، التي تتضرر بسهولة بسبب البرد والعواصف الصيفية. في مثل هذه الحالات ، لا يجوز بيع الثمار بسبب التلف ، ولكن لا يزال يتعين استلامها في أي حال.أظهرت الأبحاث التي أجرتها وزارة الطاقة الأمريكية أن 95 ٪ من الوحدات الكهروضوئية يمكنها تحمل البرد دون ضرر. درجة الحرارة تحت الألواح الشمسية أقل بعدة درجات ، مما لا يجعل عمال المزارع يشعرون بسعادة أكبر فحسب ، بل يقلل أيضا من مياه الري بنسبة 50 ٪ مقارنة بالمجال المرجعي. في الواقع ، تحافظ المحاصيل وتبخرها المحدود للمياه على برودة الألواح. في الواقع لا تحب الألواح الشمسية الحرارة لأنها تقلل من كفاءة الطاقة ؛ كلما انخفضت درجة حرارة اللوحة ، زادت الطاقة التي توفرها. لذلك ، بناء على هذا فقط ، يبدو أن الخلايا الكهروضوئية الزراعية هي استراتيجية رابحة. إذا قمنا بتحويل جزء صغير من استهلاكنا للكهرباء الزراعية إلى توليد طاقة كهروضوئية زراعية ، فيمكن تلبية معظم احتياجاتنا من الطاقة بسهولة. مع الفوائد الإضافية لتقليل استهلاك المياه ، يمكن للخلايا الكهروضوئية الزراعية أيضا تغيير قواعد لعبة الحرارة والجفاف في العالم.

وبالتالي, ما يمنعنا من إطلاق هذا الغرض المزدوج, نظام تغيير اللعبة على نطاق واسع? هل هناك أي مشكلة? يختلف إنتاج الطاقة عن الزراعة ، مما قد يعيق المزارعين عن قبول هذه التكنولوجيا ، ولكن للأسف ، فإن العقبات الفعلية دنيوية ومحبطة إلى حد ما. في نهاية المطاف ، فإنه ليس في بلدي خيار الفناء الخلفي والسوق الحرة. لنبدأ بمجموعة التجنب ، لم تحظ جميع حلول الطاقة المتجددة بترحيب حار. من الواضح أن المثال النموذجي هو أنه سيتم مقاطعة محطة الطاقة النووية بالقرب من منزلك. لذلك ، من أجل الحفاظ على الدعم المحلي المناسب ، من الأفضل أن يتم تشغيل الأنظمة الكهروضوئية الزراعية من قبل المزارع المحلية أو مجتمعات التعاون في مجال الطاقة أو المستثمرين الإقليميين. كجزء من السياسة الزراعية ، يوفر الاتحاد الأوروبي مدفوعات مباشرة للأراضي المستخدمة بشكل أساسي للمحاصيل. لذلك ، هناك مسألة مهمة تتمثل في ما إذا كانت الأراضي الزراعية ستفقد أهليتها للحصول على الدعم المالي بسبب استخدام الخلايا الكهروضوئية الزراعية. ما إذا كانت الأرض تستخدم في المقام الأول للزراعة أمر حاسم في غرضها. في الاتحاد الأوروبي ، وفقا للوائح البناء ، تعتبر الأنظمة الكهروضوئية الزراعية عادة هياكل مادية وبالتالي تتطلب تصاريح بناء. على سبيل المثال ، في ألمانيا ، عادة ما يحظر على المناطق الريفية القيام بذلك ما لم يتعارض مع مجموعة من المصالح العامة. ومع ذلك ، لم يتم بعد إدراج الخلايا الكهروضوئية الزراعية في قائمة المصلحة العامة.

يعد توليد الطاقة الكهروضوئية الزراعية مفهوما واعدا للغاية يجب نشره بشكل أساسي في المناطق التي يمكن فيها تحقيق تأثيرات تآزرية ، والتي يمكن أن تقلل من الطلب على المياه لإنتاج المحاصيل. إذا كان من الممكن تحسين لوائح الطاقة الشمسية ، فيمكننا التغلب على التحيز ، مما سيساعد إمداداتنا الغذائية ويحولنا نحو طاقة أنظف.