در اینجا ترجمه متن به فارسی با رعایت قوانین ارائه شده است:
تغذیه جهانی در حال رشد، توانمندسازی آینده ما با سیستم‌های کشاورزی-فتوولتائیک
انتظار می‌رود جمعیت جهان در 15 سال آینده 1.2 میلیارد نفر افزایش یابد، همراه با افزایش تقاضا برای گوشت، تخم مرغ و لبنیات که بیش از 70 درصد آب شیرین را برای محصولات زراعی مصرف می‌کند، و افزایش تقاضا برای برق. دیگر بر کسی پوشیده نیست که برای دستیابی به خنثی‌سازی کربن و کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای توسط بشریت، باید تغییر اساسی در تولید انرژی ایجاد کنیم. مطالعات بسیاری نشان داده‌اند که برای دستیابی به این هدف، باید سرمایه‌گذاری سنگینی در منابع انرژی تجدیدپذیر مانند باد و خورشید انجام دهیم. کارشناسان پیش‌بینی می‌کنند که در آینده، تولید فتوولتائیک به طور تخمینی شش تا هشت برابر بیشتر از امروز افزایش خواهد یافت. کشاورزی قرن‌هاست که بخش مهمی از زندگی بشر بوده است، و به همین دلیل، ضروری است که راهی برای حفظ آن در حالی که انرژی تجدیدپذیر نیز تولید می‌کنیم، بیابیم.
با این حال، مشکل اصلی پارک‌های خورشیدی سنتی این است که زمین زیر پنل‌ها قابل استفاده نیست. کشاورزی-فتوولتائیک (Agrivoltaics) که کشاورزی را با تولید برق از طریق کشت در زیر سایه‌بان پنل‌های خورشیدی ترکیب می‌کند، می‌تواند راه‌حلی برای این مشکلات باشد.
وارد سیستم‌های کشاورزی-فتوولتائیک (یا سیستم‌های Agri-PV) شوید. این فناوری به ما امکان می‌دهد سلول‌های خورشیدی را بر روی یک مزرعه کشاورزی نصب کنیم و برق تولید کنیم در حالی که به محصولات اجازه رشد در زیر آنها را نیز می‌دهیم.
AgroSolar: کشت محصولات و تولید برق
کشاورزی-فتوولتائیک همچنین نشان داده است که امکان کشت تقریباً تمام محصولات زراعی زیر پنل‌های خورشیدی وجود دارد، اما ممکن است در فصول کم آفتاب برای گیاهان نیازمند نور خورشید، مقداری کاهش محصول وجود داشته باشد. با این حال، عملکرد محصولات APV در سال‌های "خشک و گرم" از مزرعه مرجع پیشی گرفت و نشان داد که کشاورزی-فتوولتائیک می‌تواند در مناطق گرم و خشک تحول‌آفرین باشد.
میزان تجربه با کشاورزی-فتوولتائیک هنوز نسبتاً محدود است، اما انواع مختلفی از کشاورزی-فتوولتائیک در حال حاضر تحت تحقیق فعال هستند. موفقیت‌های بزرگ عمدتاً با محصولات تحمل‌کننده سایه مانند کاهو، اسفناج، سیب‌زمینی و گوجه‌فرنگی به دست آمده است. برخی نمونه‌های بسیار امیدوارکننده، استدلال قانع‌کننده‌ای برای کشاورزی-فتوولتائیک ارائه می‌دهند.
قوانین: اصطلاحات فنی، اعداد، واحدها، URLها، قالب‌بندی Markdown و نام‌های تجاری را حفظ کنید. از اصطلاحات تخصصی کشاورزی استفاده کنید.
این زمین دو بار مورد استفاده قرار می‌گیرد و ما می‌توانیم خروجی انرژی را به حداکثر برسانیم. سیستم‌های Agri-PV در مؤسسه فراونهوفر توسعه یافته‌اند و محققان معتقدند که این فناوری پتانسیل پوشش دادن تمام نیازهای انرژی آلمان را تنها با چهار درصد از مساحت کشاورزی دارد. این نوع تولید انرژی تجدیدپذیر قبلاً در شرکت Steinicke واقع در Lüchow، Lower Saxony آزمایش شده است. ماژول‌های خورشیدی در ارتفاع شش متری نصب شدند و گیاهان دارویی در زیر آنها و در سایه رشد کردند. این برای گیاهان مفید است زیرا ریزاقلیم را فراهم می‌کند و آسیب آفتاب‌سوختگی را کاهش می‌دهد. مؤسسه فراونهوفر همچنین یک میدان آزمایشی با درختان سیب برای اندازه‌گیری اثرات سایه‌اندازی و تأثیر آن بر برداشت ساخته است. یافته‌های اولیه نشان می‌دهد که سقف فتوولتائیک حتی برای برخی از انواع مفید است و آنها را از آفات محافظت می‌کند. تخمین زده می‌شود که این فناوری بتواند سالانه حدود ۷۰۰,۰۰۰ کیلووات ساعت برق تولید کند. AgroSolar پیشگام این فناوری است و در حال حاضر بر روی پروژه‌های بیشتری کار می‌کند.
رویه‌های طولانی و نصب پرهزینه
با این حال، آنها با یک مشکل رایج روبرو هستند – رویه‌های طولانی. اغلب دو سال و نیم طول می‌کشد تا رویه طرح توسعه با تغییر در طرح کاربری زمین طی شود، که می‌تواند بین ۲۰,۰۰۰ تا ۸۰,۰۰۰ یورو هزینه داشته باشد. این امر باعث می‌شود سیستم‌های کوچک توانایی پرداخت این فرآیند را نداشته باشند. برای اینکه کشاورزان و کارآفرینان در سیستم‌های Agri-PV سرمایه‌گذاری کنند، به انگیزه‌های بیشتری نیاز است، بنابراین یارانه بالقوه توسط اتحادیه اروپا (منبع معمول یارانه‌های کشاورزی در سراسر اتحادیه اروپا) می‌تواند راهگشا باشد. تأییدیه باید سریع‌تر و آسان‌تر باشد و دیجیتالی‌سازی می‌تواند ابزار مفیدی باشد.
شرایط اقتصادی باید مناسب باشد تا مردم بتوانند تغییر رویه دهند، فتوولتائیک می‌تواند عنصری مفید در مبارزه با تغییرات آب و هوایی باشد. با سیستم‌های Agri-PV، ما فرصت تولید انرژی تجدیدپذیر را داریم و در عین حال کشاورزی را حفظ می‌کنیم تا بتوانیم به تولید غذا و تغذیه بشریت ادامه دهیم. این فناوری پتانسیل تولید برقی معادل ۱۷۰ نیروگاه هسته‌ای (از نظر تئوری) را دارد، اگر این فناوری در مقیاس بزرگتر اجرا شود.
پنل‌های خورشیدی دوطرفه نصب شده به صورت عمودی، که می‌توانند انرژی خورشیدی را از هر دو طرف پنل جمع‌آوری کنند، برای اجازه دادن به زمین‌های زراعی بیشتر استفاده می‌شوند. این نوع نصب به ویژه در مناطقی که از فرسایش بادی رنج می‌برند، به خوبی عمل می‌کند، زیرا سازه‌ها سرعت باد را کاهش می‌دهند که می‌تواند به محافظت از زمین و محصولات زراعی در آنجا کمک کند. پنل‌های دوطرفه می‌توانند در هر متر مربع انرژی بیشتری نسبت به پنل‌های یک‌طرفه سنتی تولید کنند و نیازی به قطعات متحرک ندارند.
استفاده دوگانه از زمین: تعادل بین ریسک‌ها و فرصت‌ها
آگرو-فتوولتائیک (Agri-photovoltaics) یک فناوری نسبتاً جدید است که می‌تواند عامل مهمی در گذار انرژی باشد. پتانسیل این فناوری بسیار زیاد است، اما موانعی نیز وجود دارد که باید برای پذیرش آن برطرف شوند. برای نصب ۲۱۵ گیگاوات پنل فتوولتائیک تا سال ۲۰۳۰، اصلاحیه EEG اقداماتی را آغاز کرده است. این شامل یک یارانه فناوری به مبلغ ۱.۲ سنت به ازای هر کیلووات ساعت است، اما کارشناسان می‌گویند که این ممکن است کافی نباشد.
هلند دومین صادرکننده بزرگ مواد غذایی در جهان است و شرکتی به نام "GroenLeven"، که یکی از زیرمجموعه‌های گروه BayWa مستقر در مونیخ آلمان است، چندین پروژه آزمایشی را با کشاورزان محلی میوه‌کار آغاز کرده است. آنها سه هکتار از یک مزرعه توت‌فرنگی چهار هکتاری در بابریچ، هلند را به یک مزرعه آگروولتائیک ۲ مگاواتی تبدیل کردند.
بوته‌های توت‌فرنگی مستقیماً زیر پنل‌های خورشیدی رشد کردند که در ردیف‌های متناوب رو به شرق و غرب قرار گرفته بودند، که بازده خورشیدی را به حداکثر می‌رساند و در عین حال از گیاهان در برابر باد محافظت می‌کرد. میزان و کیفیت میوه‌های تولید شده زیر پنل‌ها برابر یا بهتر از میوه‌های تولید شده زیر تونل‌های پلاستیکی سنتی بود و کشاورز کار زیادی را از مدیریت تونل‌های پلاستیکی صرفه‌جویی کرد. مزیت قابل توجه دیگر این بود که دما زیر پنل‌های خورشیدی چندین درجه خنک‌تر بود، که کار را برای کارگران مزرعه دلپذیرتر می‌کرد و میزان آب آبیاری را ۵۰٪ در مقایسه با زمین مرجع کاهش می‌داد.
مزایای آگرو سولار (AgroSolar)
با حذف رقابت برای زمین بین محصولات غذایی و انرژی، این فناوری جدید امکان افزایش قابل توجهی در بهره‌وری استفاده از زمین را فراهم می‌کند – در حال حاضر تا ۱۸۶٪ (طبق ادعای AgroSolar).
یک ماشین کشاورزی تخصصی زمین را زیر پنل‌های خورشیدی مرتفع در یک پیکربندی آگروولتائیک کشت می‌کند، که نشان می‌دهد چگونه این فناوری دوگانه با ترکیب تولید انرژی پاک با رشد بهینه محصول، بهره‌وری زمین را تا ۱۸۶٪ افزایش می‌دهد.
این آرایه گسترده آگروولتائیک، سیستم نوآورانه دوگانه را که انرژی پاک را با کشاورزی ادغام می‌کند، نشان می‌دهد و مزایای قابل توجهی را ارائه می‌دهد.
این آرایه آگروولتائیک نمونه‌ای از طراحی قابل تنظیم سیستم‌های دوگانه است که با زمین کشاورزی و محصولات سازگار می‌شود.
مزایای سیستم دوگانه طبق ادعای AgroSolar:
-
هر سیستم آگرو-فتوولتائیک قابل تنظیم و انعطاف‌پذیر است و متناسب با اندازه منطقه، نوع محصولات کشت شده و شرایط جغرافیایی سفارشی‌سازی می‌شود.
-
آگرو-پی‌وی (Agri-PV) محصولات و برداشت‌ها را از شرایط آب و هوایی شدید مانند گرما، خشکسالی، باران‌های شدید، تگرگ و باد محافظت می‌کند.
در اینجا ترجمه متن به فارسی با رعایت قوانین آورده شده است:
-
ماشین‌آلات کشاورزی در اندازه‌های مختلف همچنان می‌توانند طبق معمول در سیستم‌های آگروفوتوولتائیک استفاده شوند.
-
نیاز آبی مناطق کشاورزی تا ۲۰% قابل کاهش است و ظرفیت نگهداری آب خاک افزایش می‌یابد.
-
کربن – کشاورزی: با آگروفوتوولتائیک، هوموس کنترل‌شده قابل انباشت است که نیاز به کود را کاهش داده و امکان ذخیره CO2 بیشتری در خاک را فراهم می‌کند.
-
استفاده از آگروفوتوولتائیک عملکرد محصولات را افزایش می‌دهد و درآمد بیشتری را برای کسب‌وکار کشاورزی امکان‌پذیر می‌سازد.
-
انعطاف‌پذیر و سودآور: علاوه بر سرمایه‌گذاری در سیستم شخصی، AgroSolar Europe همچنین یک مدل لیزینگ ارائه می‌دهد، بنابراین کسب‌وکار کشاورزی هیچ زحمتی برای نصب و فروش برق ندارد.
آگروفوتوولتائیک پتانسیل تبدیل شدن به یک استراتژی برنده برای تأمین نیازهای انرژی و کاهش مصرف آب در مناطق گرم و خشک جهان را دارد.
در حالی که آگروفوتوولتائیک مزایای فراوانی دارد، مانند ایجاد سقفی بر روی یک منطقه و استفاده دوگانه از زمین، معایبی نیز وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند. این موارد عبارتند از:
- هزینه‌های بالاتر
- نیاز به تعادل بین تولید کشاورزی و تولید برق
- نگرانی‌های مربوط به حفاظت از خاک
با این حال، مقاومت جامعه در برابر آگروفوتوولتائیک، به ویژه آگروفوتوولتائیک‌های کاذب که تمرینی برای ساخت مزارع بزرگ خورشیدی تحت پوشش کشاورزی است، باید کنترل شود. قوانین، مقررات و بوروکراسی نیز می‌توانند مانع پیشرفت آگروفوتوولتائیک شوند و حفظ حمایت مناسب محلی ضروری است. اتحادیه اروپا سیستم‌های آگروفوتوولتائیک را سازه‌های فیزیکی تلقی کرده و نیاز به مجوز ساخت دارد. هزینه هر کیلووات ساعت برای آگروفوتوولتائیک می‌تواند ۱۰-۲۰% بیشتر از پارک‌های خورشیدی سنتی باشد، که این سوال را مطرح می‌کند که چه کسی مالک پنل‌های خورشیدی است. بدون مداخله دولت از طریق یارانه‌ها یا تضمین قیمت، آگروفوتوولتائیک ممکن است در برابر سایر ابتکارات خورشیدی شانسی نداشته باشد. آگروفوتوولتائیک پتانسیل کمک به تأمین غذای ما و گذار به منابع انرژی پاک‌تر را بدون قربانی کردن زمین‌های زراعی دارد، به خصوص اگر بتوانیم زمین‌هایی که در حال حاضر برای تولید محصولات سوخت زیستی استفاده می‌شوند را به زمین‌هایی برای تولید غذای واقعی انسان یا جنگل‌زدایی تبدیل کنیم.
من همچنین از همکار طرفدار AgroSolar، لوکاس در توییتر خواستم تا نظراتی در مورد محدودیت‌ها به اشتراک بگذارد، و اینجا هستیم:
-
مدیریت خوب رواناب آب. به عنوان مثال، ناودان‌های خودکار قابل تمیز کردن با ظرفیت کافی برای باران‌های شدید که به مخازن ذخیره برای آبیاری منتهی می‌شوند.
-
پایگاه داده در مورد اینکه چه محصولاتی با چه کیفیتی با آگروفوتوولتائیک رشد می‌کنند: موضوع پایگاه داده زیاد مربوط به فیزیک نیست، اما مهم است زیرا همه محصولات با نور خورشید کمتر، بهتر رشد نمی‌کنند. برای کشاورزان بسیار کمتر ترسناک است.
همکاری با راهکارهای ذخیره‌سازی بافر نیمه‌محلی قدرت به گاز (semi local power to gas buffer storage solutions): فناوری مکمل کانتینری قدرت به گاز بدون نیاز به آب‌بندی سطحی می‌تواند گزینه‌ای مقیاس‌پذیر و ماژولار باشد. این امر در نهایت به گسترش آگروسولار فراتر از آنچه من "مانع قیمت منفی برق خورشیدی" می‌نامم، کمک خواهد کرد. این مانع در حال حاضر تا حدی وجود دارد و ممکن است به زودی به شدت بدتر شود.
سوالات متداول
منابع
- آگری‌ولتائیک مزایای متقابل را در سراسر پیوند غذا-انرژی-آب فراهم می‌کند (2022) - تحقیقات علمی مستند کننده افزایش 60 درصدی عملکرد با سیستم‌های آگری‌ولتائیک.
- موسسه فرانهوفر (Fraunhofer Institute) (2023) - تحقیقاتی که نشان می‌دهد 4 درصد از زمین‌های کشاورزی می‌توانند نیازهای انرژی آلمان را پوشش دهند.
- آگرو سولار اروپا - بهره‌وری استفاده از زمین تا 186 درصد (2023) - داده‌های شرکتی در مورد سیستم‌های تولید دوگانه که به بهره‌وری استفاده از زمین 186 درصدی دست یافته‌اند.
- بینش‌های تخصصی در مورد محدودیت‌های آگری‌ولتائیک (2023) - نظرات تخصصی در مورد چالش‌های فنی و عملی آگری‌ولتائیک.
- BayWa AG (2023) - مطالعه موردی مزرعه توت فرنگی 2 مگاواتی با 50 درصد آبیاری کمتر.
Key Takeaways
- •سیستم‌های کشاورزی فتوولتائیک تولید انرژی خورشیدی را با تولید محصول در یک زمین ترکیب می‌کنند و بهره‌وری را ۶۰ تا ۷۰ درصد افزایش می‌دهند.
- •محصولات کاشته شده زیر پنل‌های خورشیدی از سایه بهره‌مند شده، نیاز به آب را ۲۰ تا ۳۰ درصد کاهش داده و از آب و هوای شدید محافظت می‌شوند.
- •کشاورزان از دو جریان درآمدی از فروش محصول و تولید انرژی تجدیدپذیر بهره‌مند می‌شوند.
- •بازار جهانی Agrivoltaics سالانه ۱۵٪ رشد می‌کند و پذیرش قوی در اروپا، آسیا و آمریکای شمالی دارد.
- •این فناوری به ویژه برای محصولات تحمل‌کننده سایه مانند کاهو، گوجه فرنگی و انواع توت‌ها مؤثر است.
FAQs
What is agri-photovoltaic or agrivoltaics?
Agri-photovoltaics (APV) or agrivoltaics is the practice of installing solar panels above agricultural land, allowing simultaneous food production and renewable energy generation on the same land area.
How do solar panels affect crop growth?
Solar panels provide beneficial shade that reduces water evaporation by 20-30%, protects crops from extreme heat and hail, and can actually increase yields for shade-tolerant crops by 60% or more while maintaining photosynthesis.
What crops work best with agrivoltaics?
Shade-tolerant crops perform best including lettuce, spinach, tomatoes, peppers, berries, and herbs. Some grains and root vegetables also thrive. Crop selection depends on panel height, spacing, and local climate conditions.
Is agrivoltaics profitable for farmers?
Yes, farmers benefit from dual revenue streams - crop sales plus electricity generation or lease payments from solar companies. Studies show 30-40% higher land productivity value compared to agriculture or solar alone.
What is the cost of installing agrivoltaic systems?
Installation costs range from $1,000-$3,000 per kilowatt, higher than ground-mounted solar due to elevated structures. However, government incentives and dual income streams typically provide ROI within 7-10 years.
Sources
- •Agrivoltaics provide mutual benefits across food-energy-water nexus (2022) - Scientific research documenting 60% yield increases with agrivoltaic systems.
- •Agrivoltaics – Fraunhofer-Gesellschaft (2025) - The Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE develops agrivoltaics systems for the dual use of agricultural land and solar power generation. This technology increases land use efficiency and minimizes competition for space.
- •AgroSolar Europe - Land Use Efficiency up to 186% (2023) - Company data on dual production systems achieving 186% land use efficiency.
- •Agrosolar Europe: Home (2025) - Agrosolar Europe is a conference and exhibition focused on the combination of agriculture and solar energy. Learn about agrivoltaics and how to integrate solar panels into farming practices.
- •Agrosolar Europe: Home (2025) - Agrosolar Europe – The leading platform for Agri-PV. ✓ Conferences ✓ Trade Fairs ✓ Networking ✓ Innovation. Learn more about the future of Agrivoltaics.
- •Expert Insights on Agrivoltaic Constraints (2023) - Expert commentary on technical and practical agrivoltaic challenges.
- •https://www.agrosolareurope.de/en/
- •https://www.baywag.com/en/renewable-energy/agri-pv (2023) - 2 MW raspberry farm case study with 50% less irrigation.
- •https://www.fraunhofer.de/en/research/fields-of-research/energy-environment/agrivoltaics.html (2023) - Research showing 4% of agricultural land can cover Germany's energy needs.
- •Mechadense (@mechadense) / X (2025) - Artist, illustrator & character designer based in Tokyo. Creating for games, comics & animations.
- •Publisher Correction: The future of nuclear power (2025) - Nature Energy - Publisher Correction: The future of nuclear power.
