لماذا يعد دمج المصفوفات الشمسية في الأراضي الزراعية سببا في مضاعفة انتاج المحاصيل الزراعية! الجزء الأول
ما هي الطريقة الأفضل لاستخدام الطاقة الشمسية, هل هي لنمو النباتات أم لتوليد الطاقة الكهربائية؟
لآلاف السنين, استخدمت الطاقة الشمسية لنمو النبات, وفي العام 1970, ظهرت الألواح الشمسية الكهروضوئية عندما بدأ الباحثون بالبحث عن مصادر متجددة للطاقة.
وفي عام 1990, حدثت نقلة في قطاع الغذاء و قطاع الوقود في الولايات المتحدة الأمريكية, عندما بدأ المزارعون يزرعون محاصيل زراعية مثل الذرة والنخيل من أجل إنتاج الوقود الحيوي كالإيثانول المستخرج من الذرة, وأصبحت زراعة الذرة والنخيل صناعة ضخمة الغاية منها إنتاج الوقود الحيوي وليس لاستخدامها في الصناعات الغذائية, وشغلت مساحات واسعة من الأراضي الزراعية.
و وفقاً للعلماء, فإنّ كمية الأرض المطلوبة لاستبدال الوقود الأحفوري بالوقود العضوي تستهلك كل الأراضي الزراعية الموجودة على سطح الكوكب, مما يقضي على تنوّع النظام البيئي. و هنا ظهر السؤال المهم:
هل يمكن الجمع بين الوقود والغذاء؟ بحيث تستثمر المساحات تحت مصفوفات أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية لزراعة بعض المحاصيل, فنستفيد من انخفاض درجات الحرارة تحتها و نحميها من الرياح القوية والجفاف, فكان الجواب: نعم وذلك بتفعيل الزراعة المروية تحت المصفوفات الكهروضوئية (Agrivoltaic) و الزراعة المحمية بالبيوت الكهروضوئية (PV-greenhouses).
ما هي تقنية Agrivoltaic للألواح الكهروضوئية وما الفائدة من استخدامها لمضاعفة انتاج المحاصيل الزراعية؟
تستخدم هذه التقنية في الزراعات المروية, حيث تساعد على استثمار الأراضي الزراعية في الإنتاج الزراعي, إضافةً إلى انتاج الطاقة الكهربائية. ويمكن تركيب الألواح بكثافات وارتفاعات مختلفة بحسب طبيعة المحصول المزروع ونموه وكمية الإشعاع الشمسي الذي يحتاجه يومياً.
صور لحقول زراعية تستخدم تقنية Agrivoltaics
أجريت العديد من الأبحاث حول هذه التقنية في العالم, فعلى سبيل المثال, في فرنسا, تمّت زراعة محاصيل تحت مصفوفات كهروضوئية بكثافة قياسية (أي أن الألواح الشمسية الكهروضوئية قامت بتغظية جميع المساحة الزراعية), في مزرعة مخبرية جنوب فرنسا, وأخرى تحت مصفوفات بنصف الكثافة (أي أن الألواح الشمسية الكهروضوئية قامت بتغظية نصف المساحة الزراعية), ومحاصيل أخرى في الهواء الطلق لمقارنة التأثير على نمو وانتاج المحاصيل. حيث كانت الألواح على ارتفاع 4 أمتار بحيث تسمح للعمال والخبراء بحرية الحركة. و تمّت دراسة أثر الظل الناتج عن المصفوفات الكهروضوئية على نمو النباتات, مع العلم أنّ النباتات ستتنافس على كمية الإشعاع الشمسي المتاح والماء. وتمّ الاستنتاج أنّ الظل الناتج عن المصفوفات الكهروضوئية قد ساعد في تحسين إنتاجية بعض المحاصيل في المناطق المعتدلة, وتحسين كفاءة استخدام الماء, عند استخدام الزاوية الصحيحة لميلان الألواح, والتباعد والارتفاع المناسبين.
و بعد حصاد لثلاثة مواسم من نبات الخس من المزرعة التي تقام عليها التجارب, تمّ التوصل إلى النتائج التالية:
خسرت المحاصيل تحت الألواح ذات الكثافة القياسية نصف انتاجها مقارنةً مع المحاصيل الأخرى التي تتعرض للشمس بشكل كامل, أمّا المحاصيل التي تحت المصفوفات الشمسية التي تتمثل في نصف الكثافة, فقد كان انتاجها مثل المحاصيل المزروعة في مساحات معرضة لأشعة الشمس المباشرة دون وجود الألواح الشمسية بل و أفضل منها في بعض الأحيان وأكثر انتاجية وفعالية للزراعة. فعلى سبيل المثال عدّلت نباتات الخس النقص الحاصل في الإشعاع الشمسي عن طريق زيادة مساحة الورقة وعدد الأوراق في النبتة من أجل حصد أكبر كمية من الضوء. وفي مايتعلق باستهلاك الماء, فإنّ ري المحاصيل المظللة بالألواح الكهروصوئية سمح بتوفير مايقارب 14-29% من الماء اعتماداً على مستوى الظل وتقليل معدل التبخر.
و في نهاية الدراسة كانت التوصية بتشجيع زراعة مثل هذه المحاصيل تحت الألواح الشمسية باستخدام تقنية (Agrivoltaic) و بنص الكثافة بدل من الزراعة في الأراضي المكشوفة.
حيث من الممكن أن تلعب المزارع الكهروضوئية Agrivoltaics دور كبير في المناطق الحارة مستقبلاً لتوفر الطاقة والغذاء. فمثلاً, في تانزانيا, يعتبر تأمين الغذاء والطاقة تحدي كبيراً, وقد يكون الحل من خلال استخدام المزارع الكهروضوئية كونها مناسبة لاستغلال الاراضية الزراعية وتوفير الغذا و في نفس الوقت مناسبة لاستخدام الطاقة الشمسية وتوفير الطاقة الكهربائية وبالتالي تحقيق تنمية اجتماعية واقتصادية في مثل هذه البلدان.
صور مختلفة لبعض الأراضي الزراعية حول العالم التي توظّف تقنية Agrivoltaics لتوليد الطاقة الكهروضوئية إضافةً للزراعة
لمعرفة المزيد يمكنكم الرجوع للمصادر التالية:
تعليق واحد