ما هي المنهجية الأمثل لتحديد النسبة المسموحة لمساحة المنظومات الكهروضوئية الشمسية بالنسبة للأراضي الزراعية وما هي محدداتها؟

Image Source: BrechtWillockx, Energy Reports

طوّر باحثون من قسم أنظمة وتطبيقات الطاقة الكهربائية (ELECTA) في جامعة KU Leuven في بلجيكا منهجية جديدة لتحديد النسبة المثالية لتغطية الأرض الزراعية (ground coverage ratio (GCR)) بالمصفوفات الكهروضوئية بالنسبة للمنظومات الشمسية الكهروضوئية المثبتة على الأرض والتي تكون بارتفاعات مناسبة تسمح بزراعة المحاصيل تحتها.

حيث تحدد GCR النسبة بين المساحة التي تغطيها ألواح المنظومات الكهروضوئية إلى المساحة الكلية للأراضي الزراعية, وتبلغ هذه النسبة حوالي 28% من مساحة أوروبا, وتشمل جميع المساحات التي تشغلها المحاصيل الزراعية والمراعي المؤقتّة.

و يتم تطبيق هذه المنهجية على أربعة مراحل, حيث يتم في المرحلة الأولى استخدام المحددات البيئية والمناخية والزراعية لتقسيم المساحة المطلوب دراستها إلى مساحات أصغر, ثمّ يتم في المرحلة الثانية تحديد حجم المنظومة الشمسية الكهروضوئية ونوع المحصول الزراعي. وفي المرحلة الثالثة, يتم تحديد أبعاد المنظومة الكهروضوئية بناءاً على المتغيرات المناخية المحليّة وكمية الضوء التي يحتاجها نوع المحصول الزراعي الذي تمّ اختياره.

وفي المرحلة الرابعة و الأخيرة, يتم تقييم مؤشرات الأداء الرئيسية مثل كمية الطاقة الكهربائية المتوقع انتاجها, وكلفة انتاج هذه الطاقة, والفوائد الإضافية المتوقّعة بالمقارنة مع المنظومات الكهروضوئية المثبّتة إلى الأرض التقليدية والتي لا تتم الزراعة تحت ألواحها.

وقد طبّق الباحثون هذه المنهجية على ثلاثة أنواع من المحاصيل الزراعية اثنين منهما عبارة عن محاصيل محبّة للظل مثل البطاطا والشوندر السكري, والثالث محب للضوء وهو محصول الذرة الصفراء.

وأوضح العلماء أنّ هذه النسبة تتغير بحسب نوع المحصول المزروع و كمية الإشعاع الشمسي التي يحتاجها يومياً لينمو بشكل صحيح, وترتفع قيمتها كلّما كان مستوى التظليل المسموح لهذا المحصول أعلى, وهذا بالتالي يؤدي إلى إنتاج كمية أكبر من الطاقة الكهربائية, وشدّدوا على ضرورة تطبيق مثل هذه التقنية-أي دمج الزراعة مع الطاقة الشمسية الكهروضوية- فقط بالنسبة للأراضي الزراعية التي يتم زراعتها بنفس المحصول كل عام وذلك للحفاظ على النسبة GCR.

وكون هذه المشاريع قد تكون جاذبة للمستثمرين, فقد حّذر الباحثون من خطورة التوجّه الكبير نحوها بما يؤثّر على التنوع الزراعي, إذا اتجه معظم المزارعون فقط نحو محاصيل محبة للظل يمكنهم زراعتها تحت المصفوفات الكهروضوئية.

من جهة أخرى, فقد شجّعوا على تطبيق هذه التقنية بالنسبة للأراضي الزراعية المزروعة بالبطاطا والتي تشكل حالياً 1% من مساحة الأراضي القابلة للزراعة في أوروبا وتتوزّع في بلدان عدّة مثل بلجيكا وهولبندا وألمانيا وبولندا ورومانيا, حيث يمكن أن تكون البطاطا محرّكاً محتملاً للنمو الزراعي, إضافةً لإمكانية إنتاج ما يعادل 1290 جيجاوات من الطاقة الكهربائية من المنظومات الكهروضوئية المرافقة لهذه الزراعة.

ونشر الباحثون نتائجهم هذه لدى Energy Reports تحت عنوان:

Geospatial assessment of elevated agrivoltaics on arable land in Europe to highlight the implications on design, land use and economic level”