تولید برق از انرژی خورشید و کشت گیاهان، بهطور همزمان
در سال 1981 ایدهای با عنوان « تولید برق از انرژی خورشید و کشت گیاهان به طور همزمان» توسط آدولف گوتزبرگر و آرمین زاسترو، در آلمان، طرح شد[1]. “اگریولتاییک” (Agrivoltaics) که به آن کشاورزی خورشیدی یا اگریفوتوولتاییک هم گفته میشود، یک سیستم نوین است که در آن از یک قطعه زمین برای کشاورزی و تولید برق از انرژی خورشید (به طور همزمان)، استفاده میشود. این ایده در سالهای اخیر توجه زیادی را در سراسر جهان به خود جلب کرده است.در این سیستم، پنلهای خورشیدی در بالای مزارع کشاورزی یا با فاصله از محصولات نصب میشوند، به گونهای که هم نور کافی به محصولات برسد و هم برق تولید شود.
مزایا
بهبود بهرهوری در کشاورزی:
پیادهسازی این سـیستم علاوه بر اینکه امکان استفاده دوگانه از زمین را فراهم میکند، میتواند بهرهوری از زمین را تا ۶۰ درصد (حتی بیشتر) افزایش دهد.
- در تاکستانهای انگور، استفاده از صفحات خورشیدی نیمهشفاف، باعث افزایش میزان برداشت محصول از 20 تا 60 درصد شده است[2].
- در کشور آلمان، برداشت سیبزمینی در این مزارع، رشدی فراتر از میانگین ملی داشته است[3].
- برداشت ذرت، پس از اجرای این طرحها، بیش از 21 درصد رشد داشته است[4].
- ….
صرفه جویی در مصرف آب:
سایه ایجاد شده توسط پنلهای خورشیدی میتواند از تابش شدید خورشید و افزایش دمای بیش از حد جلوگیری کنند. این امر به کاهش تبخیر آب از خاک و کاهش نیاز آبی گیاهان کمک میکند، این موضوع به ویژه در مناطق خشک و کمآب بسیار مهم است.
حفاظت از محصول:
پنلهای خورشیدی میتوانند به عنوان محافظی در برابر عوامل جوی نامساعد مانند تگرگ و طوفانهای شدید، عمل کنند.
افزایش تولید برق:
گیاهان زیر پنلها با خنک نگه داشتن محیط اطراف، به افزایش بازدهی پنلهای خورشیدی کمک میکنند، زیرا پنلهای خورشیدی در دماهای پایینتر کارایی بهتری دارند[5].
کاهش هزینهها:
تولید برق در محل، هزینه برق مصرفی برای تجهیزات کشاورزی مانند پمپهای آبیاری، تأمین نورمکمل (گلخانهها) و … را کاهش میدهد.
کمک به کیفیت معیشت کشاورزان:
با تنوع بخشیدن به منابع درآمدی (افزایش محصول کشاورزی و تولید برق برای مصرف و فروش)، کشاورزان میتوانند به پایداری اقتصادی بیشتری دست یابند.
پایداری زیستمحیطی:
تولید تواَمان برق از انرژی خورشید و کشت گیاهان، به حفظ منابع آب کمک کرده و با تولید انرژی پاک، به کاهش انتشار گازهای گلخانهای و مقابله با اثرات تغییرات آب و هوایی کمک میکند.
روشهای کاربرد پنلهای خورشیدی
مزارع:
نصب پنلهای خورشیدی در ارتفاع مناسب بالای محصولات زراعی یا بین ردیفهای درختان باغ.
گلخانههای خورشیدی:
پنلهای خورشیدی شفاف یا عادی را میتوان روی سقف گلخانهها نصب کرد تا هم برق مورد نیاز گلخانه (برای سیستمهای کنترل دما، آبیاری و نور مکمل) را تامین کنند و هم سایه لازم را برای رشد برخی محصولات ایجاد کنند.
پرورش دام:
پنلهای خورشیدی میتوانند در مناطقی که دام چرا میکند نصب شوند و سایه و سرپناهی برای دامها فراهم کنند.
مزارع پرورش ماهی:
نصب پنلها روی سطح دریاچهها و استخرهای پرورش آبزیان میتواند علاوه بر کاهش تبخیر آب، ضمن تولید برق موردنیاز، از ماهیها در برابر پرندگان مهاجم، محافظت کند.
کشت محصولات خاص:
برای محصولاتی که نیاز به سایه دارند به ویژه محصولات با ارزش افزوده بالا مانند قارچهای خوراکی، نهالهای گرانبها و گلها، استفاده از این پنلها بسیار مفید است.
چالشهای اگریولتاییک
هزینه اولیه بالا:
طراحی و نصب سیستمهای اگریولتاییک معمولاً پیچیدهتر و پرهزینهتر از مزارع خورشیدی معمولی و کشاورزی سنتی است. این موضوع میتواند مانعی برای پیاده سازی این سیستم ها توسط کشاورزان (به ویژه در مقیاس کوچک) باشد.
نیاز به دانش تخصصی:
این فناوری هنوز در مراحل اولیه توسعه قرار دارد و برای طراحی و اجرای موفقیتآمیز آن، نیاز به دانش و تخصص در هر دو زمینه کشاورزی و تولید برق از انرژی خورشیدی است.
تعادل بین نور و سایه:
یافتن تعادل مناسب بین میزان نور خورشید مورد نیاز برای پنلها و مقدار سایه مناسب برای رشد محصولات، یک چالش مهم است. این تعادل بسته به نوع محصول و اقلیم منطقه متفاوت است.
دسترسی به زمین مناسب و اتصال به شبکه:
یافتن زمین کشاورزی مناسب که هم برای کشاورزی و هم برای نصب پنلهای خورشیدی ایدهآل باشد و همچنین امکان اتصال به شبکه برق وجود داشته باشد، میتواند چالشبرانگیز باشد.
انتخاب محصول مناسب:
همه محصولات برای کشت در سیستم اگریولتاییک مناسب نیستند. تحقیقات بیشتری برای شناسایی گونههای گیاهی بهینه برای این سیستمها لازم است.
[1] https://doi.org/10.1080/01425918208909875
[2] https://eco-greenenergy.com/agrivoltaics-explained-maximizing-land-use-and-sustainable-agriculture
[3] https://www.sustainability-times.com/energy/solar-farming-how-does-agrivoltaic-use-affect-crop-yields/
[4] https://www.sustainability-times.com/energy/solar-farming-how-does-agrivoltaic-use-affect-crop-yields/