الطاقة الشمسية الكهروضوئية – ازدهار الطاقة الشمسية الزراعية في الزراعة؟

ال ومن المتوقع أن ينمو عدد سكان العالم بمقدار 1.2 مليار نسمة خلال 15 عاماً، إلى جانب الطلب المتزايد على اللحوم والبيض ومنتجات الألبان، والتي تستخدم أكثر من 70% من المياه العذبة لزراعة المحاصيل، وارتفاع الطلب على الكهرباء. ولم يعد سرا أننا بحاجة إلى إجراء تحول جذري في إنتاج الطاقة لكي نصبح محايدين مناخيا ونخفض الانبعاثات البشرية. وقد أظهرت العديد من الدراسات أنه من أجل تحقيق ذلك، يجب علينا الاستثمار بكثافة في مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح والطاقة الشمسية. ويتوقع الخبراء أنه في المستقبل، سوف يزداد إنتاج الطاقة الكهروضوئية يقدر ست إلى ثماني مرات أكثر مما هو عليه اليوم. لقد كانت الزراعة جزءًا مهمًا من حياة الإنسان لعدة قرون، وعلى هذا النحو، فمن الضروري أن نجد طريقة للحفاظ على ذلك مع إنتاج الطاقة المتجددة أيضًا.

ومع ذلك، الكبرى مشكلة مع الحدائق الشمسية التقليدية هو أنه لا يمكن استخدام الأرض الموجودة أسفل الألواح. يمكن أن تكون الطاقة الزراعية، التي تجمع بين الزراعة وتوليد الكهرباء عن طريق الزراعة تحت مظلة الألواح الشمسية، هي الحل لهذه المشاكل.

يدخل الأنظمة الزراعية الكهروضوئية (أو الأنظمة الزراعية الكهروضوئية). هذه التكنولوجيا تسمح لنا بذلك تركيب خلايا شمسية فوق حقل زراعي و إنتاج الكهرباء بينما كما يسمح للمحاصيل بالنمو أقل.

1. ما هو أجروسولار
2. ما هي مزايا Agri-PV / AgroSolar؟
3. ما هي أكبر المعوقات حاليا؟

AgroSolar: زراعة المحاصيل وإنتاج الكهرباء

الزراعية وقد أظهر أيضًا أنه من الممكن زراعة جميع المحاصيل تقريبًا تحت الألواح الشمسية، ولكن قد يكون هناك بعض الخسارة في المحصول خلال المواسم الأقل مشمسة بالنسبة للنباتات المتعطشة للشمس. ومع ذلك، تجاوزت غلات المحاصيل APV المجال المرجعي خلال السنوات "الجافة والحارة"، مما يدل على أن الصناعات الزراعية يمكن أن تغير قواعد اللعبة في المناطق الحارة والقاحلة.

كمية لا تزال الخبرة في مجال الطاقة الزراعية محدودة إلى حد ما، ولكن هناك العديد من الاختلافات في الخلايا الزراعية التي تخضع حاليًا للبحث النشط. وقد تحققت النجاحات الكبيرة بشكل رئيسي مع المحاصيل التي تتحمل الظل مثل الخس والسبانخ والبطاطس والطماطم. بعض الأمثلة الواعدة للغاية تشكل حجة مقنعة للزراعة الفولتية.

يتم استخدام الأرض مرتين ويمكننا تعظيم إنتاج الطاقة. ال تم تطوير الأنظمة الزراعية الكهروضوئية في ال معهد فراونهوفرويعتقد الباحثون أن هذه التكنولوجيا لديها القدرة على تغطية كامل احتياجات ألمانيا من الطاقة بنسبة أربعة بالمئة فقط من المساحة الزراعية. لقد تم بالفعل اختبار هذا النوع من توليد الطاقة المتجددة في شركة Steinicke الواقعة في لوتشو، ساكسونيا السفلى. ال تم تركيب وحدات الطاقة الشمسية على ارتفاع ستة أمتار و نمت الأعشاب أدناه في الظل. وهذا مفيد للنباتات لأنه يوفر مناخًا محليًا ويقلل من أضرار حروق الشمس. قام معهد فراونهوفر أيضًا ببناء حقل اختبار مع أشجار التفاح لقياس آثار التظليل وتأثيره على الحصاد. تظهر النتائج الأولية أن السقف الكهروضوئي متساوي مفيد لبعض الأصناف ويحميها من الآفات. ويقدر أن هذه التكنولوجيا قادرة على توليد حوالي 700 ألف كيلووات ساعة من الكهرباء سنوياً. أجروسولار هي رائدة في هذه التكنولوجيا وتعمل حاليًا على المزيد من المشاريع.

إجراءات مطولة وتركيب مكلفة

ومع ذلك، فإنهم يواجهون مشكلة مشتركة مشكلة – إجراءات طويلة. غالبًا ما يستغرق الأمر عامين ونصف لإجراء إجراءات خطة التطوير مع تغيير خطة استخدام الأراضي، وهو ما يمكن أن يحدث بتكلفة تتراوح بين 20.000 إلى 80.000 يورو. وهذا يجعل من الصعب على الأنظمة الصغيرة تحمل هذه العملية. هناك حاجة إلى المزيد من الحوافز من أجل المزارعين ورجال الأعمال للاستثمار في الأنظمة الزراعية الكهروضوئية، لذلك يمكن أن يكون الدعم المحتمل من الاتحاد الأوروبي (المصدر المعتاد للإعانات الزراعية على مستوى الاتحاد الأوروبي). يجب أن تكون الموافقة أسرع وأسهل، ويمكن أن تكون الرقمنة أداة مفيدة.

يجب أن تكون الظروف الاقتصادية مناسبة حتى يتمكن الناس من التحول، ويمكن أن تكون الخلايا الكهروضوئية عنصرًا مفيدًا في مكافحة تغير المناخ. مع الأنظمة الزراعية الكهروضوئية، لدينا ال فرصة لتوليد الطاقة المتجددة مع الحفاظ أيضًا على الزراعة حتى نتمكن من الاستمرار في ذلك إنتاج الغذاء وإطعام البشرية. هذه التكنولوجيا لديها القدرة على إنتاج ما يعادل إنتاج 170 محطة للطاقة النووية تقديم (نظريًا)، إذا تم تطبيق التكنولوجيا على نطاق أوسع.

ألواح شمسية ثنائية الجانب مثبتة رأسياً، والتي يمكنها جمع الطاقة الشمسية من جانبي اللوحة، تُستخدم للسماح بمزيد من الأراضي الصالحة للزراعة. ومن شأن هذا النوع من التركيب أن يعمل بشكل جيد بشكل خاص في المناطق التي تعاني من التعرية بفعل الرياح، حيث أن الهياكل تقلل من سرعة الرياح مما يمكن أن يساعد في حماية الأراضي والمحاصيل المزروعة هناك. يمكن للألواح ثنائية الجانب أن تولد طاقة أكبر لكل متر مربع من الألواح التقليدية أحادية الوجه ولا تتطلب أي أجزاء متحركة.

الاستخدام المزدوج للأرض: الموازنة بين المخاطر والفرص

تعتبر الخلايا الكهروضوئية الزراعية تقنية جديدة نسبيًا يمكن أن يكون عاملا رئيسيا في تحول الطاقة. إن إمكانات هذه التكنولوجيا كبيرة، ولكن هناك أيضًا العقبات التي يجب إزالتها حتى تحظى بالقبول. لتركيب 215 جيجاوات من الطاقة الكهروضوئية بحلول عام 2030، أدى تعديل EEG إلى تفعيل بعض الأمور. ويتضمن ذلك علاوة تكنولوجية قدرها 1.2 سنتاً لكل كيلووات/ساعة، لكن الخبراء يقولون إن هذا قد لا يكون كافياً.

هولندا هي ثاني أكبر مصدر للأغذية على مستوى العالم، وقد بدأت شركة تدعى "GroenLeven"، وهي شركة تابعة لمجموعة BayWa ومقرها في ميونيخ، ألمانيا، العديد من المشاريع التجريبية مع مزارعي الفاكهة المحليين. قاموا بتحويل ثلاثة هكتارات من مزرعة توت مساحتها أربعة هكتارات في بابريش، هولندا، إلى مزرعة زراعية بقدرة 2 ميجاوات.

نباتات التوت تمت زراعتها مباشرة تحت الألواح الشمسية، والتي تم وضعها في صفوف متناوبة تواجه الشرق والغرب، مما أدى إلى زيادة إنتاجية الطاقة الشمسية إلى الحد الأقصى مع حماية النباتات أيضًا من الرياح. وتبين أن كمية ونوعية الفاكهة المنتجة تحت الألواح هي نفسها أو أفضل من الفاكهة المنتجة تحت الأنفاق البلاستيكية التقليدية، وقد وفر المزارع الكثير من العمل من إدارة الأنفاق البلاستيكية. ومن المزايا الهامة الأخرى أن درجة الحرارة كانت أكثر برودة بعدة درجات تحت الألواح الشمسية، مما يجعلها أكثر متعة لعمال المزرعة وتقليل كمية مياه الري بمقدار 50% مقارنة بالحقل المرجعي.

مميزات شركة اجروسولار

ومن خلال القضاء على التنافس على الأراضي بين محاصيل الغذاء والطاقة، تتيح التكنولوجيا الجديدة زيادة كبيرة في كفاءة استخدام الأراضي - حاليا يصل إلى 186% (كما ادعى AgroSolar).

مزايا للنظام المزدوج كما تدعي AgroSolar:

كل نظام زراعي كهروضوئي قابل للتخصيص ومرنة، مصممة لحجم المنطقةونوع المحاصيل المزروعة والظروف الجيولوجية.
الزراعية الكهروضوئية يحمي المحاصيل ويحصد منها الظروف المناخية المتطرفة مثل الحرارة والجفاف والأمطار الغزيرة والبرد والرياح.
الزراعية آلات بأحجام مختلفة لا يزال من الممكن استخدامها كالمعتاد تحت الأنظمة الزراعية الكهروضوئية.
متطلبات المياه من المناطق الزراعية يمكن يمكن تخفيضها بنسبة تصل إلى 20%، وتزداد قدرة التربة على الاحتفاظ بالمياه.
كربون–الزراعة: مع الزراعية الكهروضوئية، يمكن بناء الدبال الخاضع للرقابةمما يقلل الحاجة إلى الأسمدة ويسمح بتخزين المزيد من ثاني أكسيد الكربون في التربة.
استخدام الزراعية الكهروضوئية يعزز غلة المحاصيل، مما يتيح دخلاً أعلى للأعمال الزراعية.
مرنة ومربحة: بالإضافة إلى الاستثمار في نظامها الخاص، تقدم AgroSolar Europe أيضًا نموذجًا للتأجير، وبالتالي فإن الأعمال الزراعية لا تبذل أي جهد في تركيب وبيع الكهرباء.

Agrivoltaics لديها القدرة على أن تكون استراتيجية رابحة لتلبية احتياجاتنا احتياجات الطاقة و تقليل استهلاك المياه في المناطق الحارة والقاحلة من العالم.

ما هي أكبر القيود الحالية عندما يتعلق الأمر بـ AgroSolar؟

في حين أن Agri-PV لها العديد من المزايا، مثل توفير سقف فوق المنطقة و الاستخدام المزدوج للأرض، هناك سلبيات التي تحتاج إلى النظر فيها. وتشمل هذه تكاليف أعلى، الحاجة إلى تحقيق التوازن بين الإنتاج الزراعي وإنتاج الكهرباء، و مخاوف بشأن حماية التربة.

ومع ذلك، من المهم السيطرة على مقاومة المجتمع ضد الخلايا الزراعية، وخاصة الخلايا الكاذبة الزراعية، وهي ممارسة بناء مزارع شمسية كبيرة تحت ستار الزراعة. يمكن للقواعد واللوائح والبيروقراطية أيضًا أن تعيق الصناعات الزراعية، ومن الضروري الحفاظ على الدعم المحلي المناسب. يعتبر الاتحاد الأوروبي أنظمة الطاقة الزراعية بمثابة هياكل مادية وتتطلب تصريح بناء. يمكن أن تكون تكلفة كيلوواط ساعة من الطاقة الشمسية أعلى بمقدار 10-20% مقارنة بحدائق الطاقة الشمسية التقليدية، مما يثير التساؤل حول من يملك الألواح الشمسية. ومن دون تدخل الحكومة من خلال الإعانات أو ضمانات الأسعار، قد لا يكون للتقنيات الزراعية فرصة أمام مبادرات الطاقة الشمسية الأخرى. تتمتع الصناعات الزراعية بالقدرة على مساعدة إمداداتنا الغذائية والانتقال إلى مصادر طاقة أنظف دون التضحية بالأراضي الصالحة للزراعة، خاصة إذا تمكنا من تحويل الأراضي المستخدمة حاليًا لزراعة محاصيل الوقود الحيوي إلى أراضٍ لإنتاج الغذاء البشري الفعلي أو إعادة التشجير.

سألت أيضا زميل AgroSolar معجب لوكاس على تويتر لمشاركة بعض الأفكار حول القيود، ونحن هنا:

الإدارة الجيدة لجريان المياه. على سبيل المثال، يمكن تنظيف المزاريب الأوتوماتيكية ذات السعة الكافية عند الحواف مما يؤدي إلى صهاريج تخزين للري
قاعدة البيانات عن ما ينمو جيدا مع اجروسولار: قاعدة البيانات لا تتعلق كثيرًا بالفيزياء، ولكنها مهمة حيث لا تنمو جميع المحاصيل بشكل أفضل مع شمس أقل قسوة. أقل مخيفة بكثير بالنسبة للمزارعين.
التعاون مع شبه الطاقة المحلية للغاز متعادل تخزين حلول: قد تكون التكنولوجيا التكميلية غير السطحية لتحويل الطاقة إلى الغاز في حاويات خيارًا جيدًا قابلاً للتطوير. لدفع agrosolar في نهاية المطاف إلى ما هو أبعد مما أسميه "ذروة حاجز سعر الكهرباء الشمسية السلبية". هذا الحاجز موجود بالفعل قليلاً وقد يتفاقم بشدة قريبًا.