كان عام 2022 مليئًا بالأخبار المتعلقة بتغير المناخ وأزمة الطاقة ، وهي نفسها نتاج تغير المناخ (وعناصر أخرى). بفضل هذين الحدثين السلبيين ، ترتفع التكاليف وتتزايد الحاجة إلى المزيد من الأراضي الطبيعية المليئة بالمزيد من الأشجار. ومع ذلك ، مع تزايد عدد سكان العالم المطلوب إطعامهم ، يتم تطهير الأراضي بشكل متزايد للزراعة والزراعة - غابات الأمازون المطيرة هي مثال رئيسي.
قضية ندرة الأراضي لكل من الزراعة والمناظر الطبيعية البرية ، مقرونة بالحاجة إلى المزيد مصادر الطاقة المتجددة لتوفير الطاقة التي تشتد الحاجة إليها ، أدى إلى حل مثير للاهتمام - الزراعة الفلطائية.
جدول المحتويات
ما هي الزراعة الفلطية؟ تعريف الزراعة الفلطية والتاريخ
عيوب Agrivoltaics والفوائد
ما هي خيارات التثبيت للخلايا الزراعية؟
هل هناك منح زراعية متاحة؟
وفي الختام
ما هي الزراعة الفلطية؟ تعريف الزراعة الفلطية والتاريخ
الزراعة الفلطية ، من "agri" للزراعة و "voltaics" لإنتاج الطاقة ، هي مزيج من هذين العنصرين للطاقة المفيدة للطرفين وإنتاج الغذاء في مكان واحد.
مثال بسيط على الزراعة الفلطية هو وضع الأغنام في المراعي في حقل مليء الألواح الشمسية. هنا ، تستفيد الأغنام من الظل (الذي يساعد أيضًا في منع تحول العشب إلى اللون البني بسرعة كبيرة جدًا) ، ويستفيد المزارع الشمسي من الأغنام التي تبقي العشب قصيرًا مقابل جزء بسيط من رسوم عمال جز العشب - خاصة مع ارتفاع تكلفة وقود.
بدأت Agrivoltaics لأول مرة في اتخاذ الشكل المادي عندما بايرون كومينيك، وهو مزارع تبن من ولاية كولورادو بالولايات المتحدة الأمريكية ، أدرك أن مزرعة عائلته لم تعد تكسب ما يكفي من المال لإعالة الأسرة. كان كومينيك على علم أيضًا بأزمة الطاقة والدفع نحو مصادر الطاقة المتجددة. اقترب من الحكومة المحلية وطرح فكرة - تأجير مزرعته للولاية من أجل الألواح الشمسية مع إبقاء الأرض تحتها للزراعة.
في النهاية ، بمساعدة باحثين في جامعة ولاية كولورادو والمختبر الوطني للطاقة المتجددة ، تمكن كومينيك من تركيب أكثر من 3,000 لوحة شمسية ، مع مساحة كافية بين كل منها لقيادة جراره ، واستخدام الأرض الموجودة أسفل الألواح الشمسية لزراعة الخضروات.
وبفضل الظل المتقطع من الألواح الشمسية، تبخر الماء بشكل أقل، مما يعني استفادة الخضروات والحاجة إلى كميات أقل من المياه. بالإضافة إلى ذلك، ساعد تبخر الماء المتبقي على تبريد الهواء حول الألواح الشمسية بما يصل إلى 12 درجة، مما يعني زيادة كفاءة الألواح مع زيادة إنتاج الطاقة.
كان نجاح كومينيك يعني إنقاذ مزرعته وثورة في صناعات الطاقة الزراعية والمتجددة. اليوم ، يمكن الجمع بين الزراعة وطواحين الهواء والطاقة الشمسية وغيرها الطاقة النظيفة مقدمي. من المتوقع أن ينمو السوق العالمي للخلايا الكهروضوئية بمعدل نمو سنوي مركب تقريبًا 38% من 2022 إلى 2027.
عيوب Agrivoltaics والفوائد
فوائد الزراعة الفلطية
- يزيد من إمكانات الطاقة الشمسية: ووفقا ل دراسة، يمكن تعويض الطلب العالمي على الطاقة عن طريق إنتاج الكهرباء الشمسية حتى لو تم تحويل أقل من 1٪ من الأراضي الزراعية إلى نظام فلطائي زراعي. لا يرجع هذا فقط إلى التأثير المعزز للكفاءة لانخفاض تبخر المياه في الأراضي الزراعية ، ولكن أيضًا بسبب ارتفاع مساحة الأراضي المستخدمة - حيث يمكن استخدام الأراضي المزروعة في نفس الوقت لتوليد الطاقة.
- تحسين جودة التربة وإنتاج المحاصيل: الظل الذي يوفره الألواح الشمسية الكهروضوئية يعني أن التربة تحتفظ بمزيد من الرطوبة. أظهر بحث بارون-جافورد إمكانية الاحتفاظ بالمياه إلى الحد الذي يمكن أن تنمو به بعض النباتات في صحراء أريزونا. مشابه دراسة وجد أنه في هذه الظروف ، يحتاج الفلفل والطماطم إلى 50٪ و 30٪ أقل من الماء ، على التوالي ، للنمو. يحمي حجم الألواح وموضعها النباتات من الحرارة الزائدة والطقس القاسي ، مثل الرياح القوية والأمطار الغزيرة - وهو أمر مهم بشكل متزايد بفضل تغير المناخ. وبالتالي ، فإن الزراعة الفلطية تعني تربة أكثر صحة ومحاصيل ذات إنتاجية أعلى على مدار العام.
- زيادة أرباح المزارع: بفضل الاستخدام المزدوج لأراضيهم ، فإن الخلايا الزراعية تعني أن المزارعين يمكنهم الاستفادة من تدفقات الإيرادات المزدوجة ، مع حماية الكوكب في الوقت نفسه ومعالجة ندرة الأراضي. وفقًا لـ NREL ، يمكن أن ينتقل ما يزيد عن مليوني فدان من الأراضي الزراعية الأمريكية إلى الطاقة الشمسية خلال العقد المقبل - وهذا كثير جدًا صناعة متنامية. بالإضافة إلى ذلك ، سيحصل العمال في هذه المناطق على مزيد من الظل ، وبالتالي تقليل إصابة العمال وارتفاع درجة الحرارة.
مساوئ الزراعة
- غالي السعر: لا يزال رأس المال الأولي اللازم لتركيب نظام فلطائي مرتفع للغاية. في حالة Kominek ، راهن بمزرعة عائلته بأكملها على المشروع.
- تناوب المحاصيل: مطلوب لضمان استمرار الإنتاجية العالية وصحة الأرض ، وبالتالي (بسبب مستويات تبخر المياه) إنتاجية النظام الكهروضوئي. وهذا يعني ضمان استخدام أنواع نباتات مختلفة على مر السنين. ومع ذلك ، في ملاحظة إيجابية لهذا "العيب" ، فإن تناوب المحاصيل يزيد من تنوع النباتات ويعني أرضًا أكثر صحة ، والتي تعود بالفائدة على الجميع.
- لا يزال قيد التطوير: نظرًا للحداثة النسبية للخلايا الزراعية ، لا تزال الأساليب والمحاصيل المثالية قيد الاختبار. هذا يعني أن العديد من أنواع المحاصيل لا يزال يتعين اختبارها باستخدام هذا النظام. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الحداثة تعني أن العديد من المزارعين لا يزالون غير مدركين لفوائدها ، مما يؤدي إلى تقليل التبني.
- تكاليف اضافية: بالإضافة إلى رأس المال الاستثماري الأولي للألواح الكهروضوئية ، يواجه المزارعون وشركات الطاقة الكهروضوئية بعض التكاليف الأقل وضوحًا. وتشمل هذه تكاليف الصيانة ، مثل استبدال الألواح عندما تصل إلى عمر معين ، وكذلك الشراء البطاريات الشمسية والأمن لحمايتهم من السرقة. ومع ذلك ، على الرغم من اعتبار هذا أحد عيوب الزراعة ، فإن الإيرادات من توليد الكهرباء والمحاصيل يجب أن تغطي هذه التكاليف.
ما هي خيارات التثبيت للخلايا الزراعية؟
يمكن تركيب Agrivoltaics في أماكن مختلفة - من الحقول والحدائق إلى كاشطات السماء:
- المزارع الزراعية: يستخدمون مساحة الزراعة في الهواء الطلق ، مما يعطي المزرعة مزدوجة المنفعة. هذا يمكن أن يعني رعي الحيوانات وتركيبها الألواح الكهروضوئية أو توربينات الرياح ، أو إنتاج نباتات زراعية تنمو تحت ظلال الألواح الكهروضوئية. هناك الآن شركات الأغنام الزراعية ، مثل Solar Sheep ، التي تؤجر أغنامها للرعي في حقول الطاقة الشمسية.
- الدفيئة Agrivoltaics: تغطي هذه الطريقة زجاج البيوت المحمية بألواح شمسية. لا تزال في مراحلها التنموية ، باحثون إسبان تبحث في الألواح الكهروضوئية الزجاجية الشفافة. الفكرة ، حيث سيضيع بعض الضوء بلا شك ، هي توفير أنظمة كهروضوئية تقلل معدل التمثيل الضوئي السنوي الصافي بنسبة تصل إلى 10٪ ، مع تأثير هامشي فقط على إنتاجية المحاصيل.
- الخلايا الزراعية على السطح: ستغير الخلايا الكهروضوئية على الأسطح قواعد اللعبة في الزراعة الحضرية ، حيث تشير إلى تركيب الألواح الشمسية في مناطق الأسطح الزراعية. وهذا يعني توليد المزيد من الطاقة المتجددة بالقرب من المستخدم النهائي - مما يعني مسافة أقل للسفر. بالإضافة إلى ذلك ، فهذا يعني استخدامًا أفضل للمساحة. باستخدام الخلايا الزراعية على الأسطح ، تمتلك الشركات الزراعية أظهرت ينمو الخس بأوراق أكبر ويستهلك المزيد من الكربون. ومع ذلك ، سوف يستغرق الأمر بعض الوقت قبل أن يتم اختبار جميع غلة المحاصيل.
هل هناك منح زراعية متاحة؟
إذا كنت مهتمًا بالبحث عن الخلايا الزراعية ، أو تكوين شركة فلطائية زراعية ، أو إنشاء صوبة زراعية ، أو مزارع فلطائية زراعية ، أو حتى مشروع للخلايا الزراعية على الأسطح ، فقد تجد بعض الدعم المالي لتبدأ.
- تسير الطاقة الزراعية في الولايات المتحدة بشكل جيد ، حيث أعلن مكتب تقنيات الطاقة الشمسية (SETO) التابع لوزارة الطاقة الأمريكية (DOE) 8 مليون دولار أمريكي كتمويل للمشاريع التي تدرس كيف يمكن للخلايا الزراعية أن تتوسع وتوفر فرصًا اقتصادية جديدة للمزارعين (المزارع الزراعية) ، والمجتمعات الريفية (الخلايا الزراعية على الأسطح) ، وصناعة الطاقة الشمسية.
- لدى المفوضية الأوروبية مجموعة واسعة من المنح المتاحة للتطورات في الزراعة ، والتي يمكن للشركات الفلطاسية الزراعية القيام بها تطبيق ل. تقدم الدول الأوروبية أيضًا منحًا بشكل فردي ، مثل إيطاليا مليون يورو منحة الزراعة.
- تقدم أستراليا منحًا للحلول الموفرة للطاقة - وهي مظلة تقع تحتها الخلايا الزراعية. في نيو ساوث ويلز ، تلقت مدرسة ثانوية زراعية AUD 180,000 من مشروع حلول كفاءة الطاقة في نيو ساوث ويلز DPI للمساعدة في إطلاق برنامجها للخلايا الزراعية. هذا يدل على أنه قد يكون من المفيد التقدم للحصول على منح من الحكومات الإقليمية والوطنية.
- تقدم وزارة الزراعة والغابات وإدارة المياه في صربيا مليون يورو للمرافق الزراعية التنافسية في البلاد ، بما في ذلك الخلايا الزراعية.
بالإضافة إلى ما سبق ، تشهد العديد من المناطق الأخرى اهتمامًا متزايدًا بالخلايا الزراعية ، من بينها الهند و أفريقيا. ومع ذلك ، على الرغم من التفاؤل الأولي بشأن أ ارتفاع في الزراعة الفلطية في الصين، يدرس المسؤولون الحكوميون الآن حظر الزراعة في الزراعة بدافع القلق من انخفاض غلة المحاصيل في بلد كثيف السكان.
وفي الختام
أحدثت النظم الزراعية ثورة في الزراعة وتوليد الطاقة المتجددة ، حيث تخلق الخلايا الزراعية على الأسطح استخدامًا مزدوجًا للمساحات الحضرية ذات القيمة العالية في المدن ، والمزارع الزراعية والصوبات الزراعية تفعل الشيء نفسه في الريف. مع العديد من الدراسات التي تظهر فوائد هذه الطريقة الزراعية ، بما في ذلك زيادة غلة المحاصيل ، وتوليد الكهرباء بشكل أكثر كفاءة ، وانخفاض استهلاك المياه ، والأراضي الأكثر صحة ، فمن الواضح أن الأنظمة الزراعية يجب أن يتم تنفيذها على نطاق أوسع بكثير مما هي عليه الآن.
ومع ذلك ، لا تزال هذه الطريقة جديدة تمامًا ، مما يعني أنه لا يزال يتعين إجراء البحوث حول طرق تعظيم غلات المحاصيل وتوليد الكهرباء بطريقة تعود بالنفع على المزارع ، وكذلك للأرض والحيوانات. لحسن الحظ ، نظرًا لأن هذه ستكون عملية مكلفة ، فإن مناطق مثل الولايات المتحدة وأوروبا تقود الطريق في إنشاء منح زراعية. ومع ذلك ، سيتعين على المزيد من المناطق الانضمام إذا أريد إجراء التحسينات بمعدل سريع بما يكفي للتصدي لتغير المناخ وأزمة الطاقة.
