لماذا يعد دمج المصفوفات الشمسية في الأراضي الزراعية سببا في مضاعفة انتاج المحاصيل الزراعية! – الجزء الثاني

البيوت الزراعية المحمية الكهروضوئية PV-greenhouses:

تعطي البيوت الكهروضوئية فرص منافسة من حيث توليد الطاقة الكهربائية لإنتاج المحاصيل, لكن عند البدء بالعمل على هذه المشاريع كان لابدّ من دراسة الظل الناتج عن الألواح, وتأثيره على المناخ داخل البيوت البلاستيكية لإنتاج المحاصيل فيها.

ولإنجاز ذلك تمّ إنشاء مزرعة في Sardinia إيطاليا باستطاعة 68 كيلوات, حيث تمّ تركيب الألواح الشمسية الكهروضوئية على بيت زراعي محمي بنسبة %50 وتمّت زراعته بمحصول الطماط الكرزية.

وقد أجرى القائمون على المشروع دراسة على درجات الحرارة و الاشعاع الشمسي داخل البيوت المحمية. وتوصّلوا إلى نتيجة بأنّ تغطية البيت المحمي بهذه النسبة (أي 50%), قد تسببت بانخفاض الشعاع الشمسي بنحو 64% على مدار العام, مقارنةً بالبيت البلاستيكي العادي, بينما كان معدّل درجة الحرارة أعلى بـ 2.8˚ من درجة الحرارة خارج البيت المحمي الكهروضوئي, وكانت درجة الحرارة موحدة في مختلف نقاط البيت الكهروضوئي.

كان الشعاع الشمسي موزّع اعتماداً على ميلان الألواح, بحيث له قيمة مركزة على الحواف, ومنخفضة في المركز. بينما كانت قيمة الشعاع الشمسي في البيوت البلاستيكية العادية أعلى بنسبة 30% من داخل البيت المحمي الكهروضوئي. أدى هذا الاختلاف في توزع الإشعاع الشمسي إلى تغيرات كبيرة في الإنتاج الكلي بين مناطق الزراعة, التي توزّع على شكل خطوط على طول البيت المحمي, ويتراوح هذا التغيّر بين1.9  كيلو غرام في المتر المربع في الخطوط تحت الألواح الشمسية, و5.1 كيلو غرام في الخطوط الأكثر تعرضاً للضوء. حيث كان محصول الطماطم في البيت المحمي الكهروضوئي أقل إلى حد كبير من معدّل الإنتاج المتوقع للبيوت البلاستيكية العادية, مع ملاحظة انخفاض نسبة التركيب الضوئي للنباتات تحت الألواح. وقد توصّلت الدراسة إلى اقتراح تقليل عدد الألواح الشمسية الكهروضوئية التي يتم إضافتها إلى البيت الزراعي المحمي, وتوزيعها بشكل أكثر فعالية يسمح بنفوذية أوسع للإشعاع الشمسي.

 صورة للبيت المحمي الكهروضوئي الذي تمت التجربة عليه في 

Decimomannu, Sardinia, Italy Image source: M. Cossu

و من جهة أخرى فقد تمّ إجراء دراسة مماثلة في مزرعة في جزر الكناري, وفيها تمت تغطية البيت الزراعي المحمي بنسبة 10% فقط, وتمّت زراعة البيت بمحصول البندورة, حيث بيّنت النتائج أنّه لا يوجد تأثير ملحوظ لمثل هذه النسبة في التغطية على تركيب النبات, من حيث ارتفاع وقطر جذع النبات, ولا على المناخ داخل البيت المحمي, وتوصلت الدراسة إلى أنّه يمكن للمزارعين في المناطق المعتدلة تغطية البيوت البلاستيكية المزروعة بالبندورة بالألواح الشمسية بنسبة 10%, بحيث يستطيعون توليد الطاقة الكهربائية دون التأثير على محاصيلهم. وفي إطار الدراسة, تمّت مراقبة ديناميكية انتشار فراشة “Tuta Absolota” ذات التأثير المدمّر على نبتة البندورة في البيت الكهروضوئي وفي البيت البلاستيكي التقليدي. ولتحقيق ذلك, تمّ وضع مصائد على شكل ملصقات فيرمونية موزّعة داخل البيتين, وتبيّن أن وجود هذه الحشرة في البيت الكهروضوئي كان منخفض مقارنةً بالبيت البلاستيكي التقليدي. حيث تم حصر عدد هذه الحشرة في مصائد مخصصة وكانت النتيجة هو أنه في كل مصيدة في البيت الكهروضوئي تتراوح عدد الحشرات  0-3 حشرة مقابل من 3 إلى 20 حشرة  عثر عليها في مصائد في البيت التقليدي.

مقارنة لانتشار حشرة T.absolota في البيت البلاستيكي والبيت الكهروشمسي على مدار العام.

Image source: K.Ezzaeri

المراجع:

[1] “Effects of the photovoltaic roofs on the greenhouse microclimate”, ISHS Acta Horticulturae 1170,Marco Cossu, 21-8-2017.

[2] “The effect of photovoltaic panels on the microclimate and on the tomato production under photovoltaic canarian greenhouses”, Solar Energy 173 (2018) 1126–1134, ScienceDirect, Elsevier Ltd, 17-8-2018.