فائدة مزدوجة مع الزراعة الكهروضوئية للفواكه والخضروات: منع حروق الشمس على التفاح باستخدام الخلايا الكهروضوئية الزراعية وتوليد الكهرباء

🍎🌞 يعمل نظام رائد للطاقة الشمسية الزراعية في مزرعة فولمر للفواكه في أوبركيرش-نوسباخ منذ ما يقارب العام. بُني هذا النظام على مساحة تقارب 1.5 هكتار، ويجمع بين زراعة التفاح والخوخ والإجاص والتوت الأسود وتوليد الطاقة الشمسية من خلال تركيب الألواح على هيكل فولاذي بارتفاع ثلاثة أمتار. تحمي هذه التقنية المبتكرة النباتات من العوامل الجوية، وتوفر في الوقت نفسه طاقة صديقة للبيئة دون التعدي على الأراضي الزراعية.

📊🌿 يُعدّ هذا المشروع جزءًا من "المنطقة النموذجية للزراعة والطاقة الشمسية الكهروضوئية" في ولاية بادن-فورتمبيرغ، ويخضع لدراسة مكثفة من قبل المؤسسات العلمية بهدف تحقيق التكامل الأمثل بين الزراعة وإنتاج الطاقة. تُظهر النتائج الأولية فوائد واعدة لجودة المحاصيل وإنتاج الطاقة، مما يُشير إلى الإمكانات المستقبلية لهذه التقنية.

منطقة نموذجية للزراعة الكهروضوئية في بادن-فورتمبيرغ – جزء من مركز الأبحاث في أوبركيرش-نوسباخ يعمل بوحدات مظللة بالكامل – الصورة: معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية

في ولاية بادن-فورتمبيرغ الألمانية، الواقعة في قلب أوروبا والمعروفة بابتكاراتها التكنولوجية، انطلق مشروع بحثي متميز من شأنه أن يُحدث نقلة نوعية في مستقبل الزراعة وإنتاج الطاقة. تحمل هذه المبادرة عنوان "نموذج إقليمي للزراعة الكهروضوئية في بادن-فورتمبيرغ"، وتضم اتحادًا من 13 شريكًا، بقيادة معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE) الشهير، والذين يعملون على إنشاء ودراسة محطات تجريبية متنوعة للزراعة الكهروضوئية.

المزيد عنها هنا:

• منطقة نموذجية للزراعة الكهروضوئية في بادن-فورتمبيرغ

🍏🚜🌞 يعمل نظام زراعي كهروضوئي مبتكر منذ ما يقارب العام في مزرعة فولمر للفواكه في أوبركيرش-نوسباخ. يغطي النظام مساحة تقارب 1.5 هكتار، وهو مثبت على هيكل فولاذي بارتفاع ثلاثة أمتار. يدعم هذا النظام زراعة التفاح والخوخ والإجاص والتوت الأسود، موفراً ميزة مزدوجة تتمثل في حماية الفاكهة من العوامل الجوية، وفي الوقت نفسه توليد الكهرباء دون المساس بالأراضي الزراعية.

🔄🌞 وحدات متحركة لتحقيق أقصى إنتاجية

من أبرز مزايا هذا النظام سهولة نقله والتحكم فيه بواسطة أجهزة استشعار. نصف وحدات الطاقة الشمسية المركبة تتعقب موقع الشمس لزيادة إنتاج الطاقة إلى أقصى حد، بينما يُبرمج النصف الآخر للتكيف مع احتياجات النباتات من الضوء، مما يعزز نموها الأمثل.

🔧👷‍♂️ هندسة من كيل

تم تطوير وبناء هذا النظام المتطور بواسطة شركة Intech Clean Energy. تأسست الشركة، التي يقع مقرها في كيل بمنطقة أورتناو، منذ أكثر من 20 عامًا على يد هانز يورغ فولمر، ويديرها الآن ابنه كريستوف فولمر.

⚡🌿 أوجه التآزر بين الزراعة والطاقة

تُعدّ محطة الطاقة الشمسية الزراعية جزءًا من مشروع "المنطقة النموذجية للطاقة الشمسية الزراعية" البحثي التابع لولاية بادن-فورتمبيرغ، والذي يهدف إلى دراسة أوجه التآزر بين إنتاج الطاقة والزراعة وتحسينها. وقد حضر الافتتاح الرسمي للمحطة أيضًا وزير البيئة في ولاية بادن-فورتمبيرغ، أندريه باومان، الذي أشاد بهذا المزيج المبتكر بين الزراعة والطاقة المتجددة.

📊🔬 أهداف البحث والنتائج الأولية

يهدف المشروع بشكل أساسي إلى تحليل كل من إنتاج الطاقة وإنتاجية الثمار للنظام. ويتولى معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE) في فرايبورغ مسؤولية تقييم الكهرباء المولدة، بينما يقوم مركز أوغستنبرغ للتكنولوجيا الزراعية (LTZ) بالقرب من كارلسروه بدراسة نمو الثمار تحت ألواح الطاقة الشمسية.

🌡️🍏 ملاحظات إيجابية بعد السنة الأولى

لوحظت نتائج إيجابية بعد السنة الأولى فقط. يزور باحثون من مركز التكنولوجيا الزراعية (LTZ) البستان بانتظام، وقد وجدوا أن تقلبات درجات الحرارة تحت الوحدات أقل منها في قطع الأرض المرجعية الخالية من الوحدات. وقد أدى ذلك إلى زيادة إنتاج التفاح القابل للتسويق، كما أوضحت غريتا أوت من مركز التكنولوجيا الزراعية. ورغم عدم رصد أي فروق جوهرية حتى الآن فيما يتعلق بالأمراض أو الآفات، إلا أن هناك حاجة إلى سنوات أخرى من البحث للوصول إلى نتائج موثوقة.

🌳🍑 تجارب وملاحظات ميدانية

لاحظ هانزيورغ فولمر نفسه اختلافاتٍ ملحوظة مقارنةً بقطع الأرض المرجعية. فقد تبيّن أن التربة تحت ألواح الطاقة الشمسية أكثر تماسكًا في الصيف، ولم تجفّ بالسرعة نفسها. علاوةً على ذلك، كانت أوراق النباتات أكثر خضرةً ونضارةً. ولوحظ فرقٌ واضحٌ بشكلٍ خاص في ثمار البرقوق، إذ لم تتعرض هذه الثمار، التي نمت تحت الألواح، للإجهاد الحراري، وبالتالي كانت أكثر مقاومةً. أما بالنسبة للتفاح، فقد أشار إلى أنه على الرغم من إمكانية حصاده بعد أسبوع، إلا أنه لم يتضرر من حروق الشمس أو أضرار البرد.

🌟⚖️ وضع مربح للجانبين للزراعة والطاقة

يمثل نظام الطاقة الشمسية الزراعية في مزرعة فولمر للفاكهة وضعًا مربحًا للجميع، إذ يساهم في إنتاج الطاقة ويزيد من محصول الفاكهة. تحمي الألواح الكهروضوئية الفاكهة من الأمطار الغزيرة والبرد وأشعة الشمس الحارقة، كما تضمن توزيعًا أكثر تجانسًا لدرجة الحرارة، مما يحسن جودة المحصول.

🚜🌲 إمكانات مستقبل الزراعة

تُظهر هذه التقنية إمكانات هائلة لمستقبل الزراعة. فباستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية، لا يستطيع المزارعون زيادة محاصيلهم فحسب، بل يقللون أيضاً من اعتمادهم على مصادر الطاقة التقليدية. علاوة على ذلك، يوفر هذا الاستخدام المزدوج للأراضي فوائد بيئية من خلال تحسين كفاءة استخدامها والمساهمة في الحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري.

📈🌐 نموذج إقليمي ومنظورات عالمية

يمكن أن يُشكّل نجاح المشروع في أوبركيرش-نوسباخ نموذجًا يُحتذى به في مناطق أخرى، لا سيما تلك التي تعاني من ظروف مناخية قاسية أو تستخدم مساحات شاسعة لزراعة الفاكهة والخضراوات. إنّ قابلية هذه التقنية للتوسع والتكيّف تُتيح تطبيق أنظمة مماثلة في جميع أنحاء العالم لتعزيز الإنتاج الزراعي وتوليد الطاقة المستدامة.

📚🌱 التوعية والتمويل الحكومي

علاوة على ذلك، يمكن للتقنيات المبتكرة، مثل الطاقة الشمسية الزراعية، أن تساهم في رفع مستوى الوعي بأهمية دمج الطاقات المتجددة في الممارسات الزراعية التقليدية. كما يمكن لبرامج الدعم الحكومي والإعانات أن تعزز استخدام هذه الأنظمة، مما يدعم زراعة أكثر استدامة وصديقة للبيئة.

🔬🏫 البحث والتعليم

علاوة على ذلك، توفر تقنية الطاقة الشمسية الزراعية جانبًا بحثيًا وتعليميًا. ويتيح انخراط المؤسسات العلمية والبحثية، مثل معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية ومركز LTZ، اكتساب المزيد من الرؤى التي تُسهم في تحسين هذه الأنظمة وتطويرها. ويُعد تبادل المعرفة والتعاون بين المزارعين والعلماء والمهندسين أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق الإمكانات الكاملة لهذه التقنية.

🌍🌿 المساهمة في مواجهة التحديات العالمية

بشكل عام، يُظهر نظام الطاقة الشمسية الزراعية في مزرعة فولمر للفاكهة بوضوح كيف يمكن للتقنيات المبتكرة أن تُسهم في مواجهة التحديات العالمية في الزراعة وإنتاج الطاقة. فهو يُمثل حلاً استشرافياً يُحسّن جودة حياة المزارعين ووضعهم الاقتصادي، ويُقدم في الوقت نفسه إسهاماً كبيراً في حماية البيئة. ويمكن لمزيد من البحث والتطوير في مثل هذه الأنظمة أن يجعل الزراعة في المستقبل أكثر استدامة ومرونة، مما يُمكّنها من مواجهة تحديات تغير المناخ وتزايد عدد سكان العالم بنجاح.

استفد من الخبرة الواسعة التي تقدمها Xpert.Digital في حزمة خدمات شاملة | البحث والتطوير، والواقع المعزز، والعلاقات العامة، وتحسين الرؤية الرقمية - الصورة: Xpert.Digital

تتمتع Xpert.Digital بمعرفة متعمقة بمختلف الصناعات. يتيح لنا ذلك تطوير استراتيجيات مصممة خصيصًا لتناسب متطلبات وتحديات قطاع السوق المحدد لديك. ومن خلال التحليل المستمر لاتجاهات السوق ومتابعة تطورات الصناعة، يمكننا التصرف ببصيرة وتقديم حلول مبتكرة. ومن خلال الجمع بين الخبرة والمعرفة، فإننا نولد قيمة مضافة ونمنح عملائنا ميزة تنافسية حاسمة.

المزيد عنها هنا:

• استخدم خبرة Xpert.Digital 5x في حزمة واحدة - بدءًا من 500 يورو شهريًا فقط

🌞 الحماية من حروق الشمس وزيادة المحاصيل من خلال وحدات الطاقة الشمسية الزراعية

يواجه القطاع الزراعي تحديات جمة. فالظواهر الجوية المتطرفة، كالموجات الحارة والأمطار الغزيرة والبرد، تهدد المحاصيل بانتظام وتلحق أضرارًا بالغة بالنباتات. وتنتشر حروق الشمس بشكل خاص في زراعة الفاكهة، حيث تتضرر الثمار من أشعة الشمس المباشرة. وهنا، يمكن للأنظمة الكهروضوئية الزراعية أن تقدم حلاً مبتكرًا لا يحمي النباتات فحسب، بل يوفر أيضًا طاقة متجددة في الوقت نفسه.

هانزيورغ فولمر، مزارع بدوام جزئي من أوبركيرش-نوسباخ، لديه بالفعل تجارب إيجابية مع الزراعة الكهروضوئية. في بستانه، يستخدم ألواحًا شمسية مثبتة فوق الأشجار. توفر هذه الألواح فائدة مزدوجة: فهي لا تولد الكهرباء فحسب، بل تحمي الأشجار أيضًا من أشعة الشمس المفرطة. يقول فولمر بفخر: "لقد حصلنا على محصول ثابت للغاية، ولم نرَ تفاحة واحدة مصابة بحروق الشمس"، مضيفًا أن حروق الشمس قد حدثت بالفعل على التفاح في قطعة الأرض الضابطة التي لم تُغطَّ بالألواح.

🌱 تحسين حالة التربة ونباتات أكثر صحة

لا تقتصر فوائد الألواح الشمسية الزراعية على الحماية من حروق الشمس فحسب، بل لاحظ فولمر أن تربة حقوله ظلت أكثر تماسكًا في الصيف ولم تجف بالسرعة نفسها. ويعزى ذلك إلى الظل الذي توفره الألواح الشمسية، مما يقلل من أشعة الشمس المباشرة على التربة وبالتالي يخفض معدل التبخر. كما أظهرت النباتات نفسها تحسنًا في صحتها، إذ أفاد فولمر بأن أوراقها بدت أكثر خضرة ونضارة من تلك الموجودة في المنطقة غير المحمية.

لوحظ فرقٌ ملحوظ، لا سيما مع الفواكه الرقيقة كالبرقوق. لم يتعرض البرقوق المزروع تحت الغطاء للإجهاد الحراري، ولذلك أظهر تعافياً ونمواً أفضل. كما استفاد التفاح من الغطاء، رغم أنه حُصد بعد أسبوع. وأوضح المزارع قائلاً: "لم يُصب التفاح بحروق الشمس، ولم يتضرر من البرد أيضاً".

🍎 أسباب حروق الشمس على التفاح

يحدث احتراق التفاح بفعل الشمس بشكل أساسي نتيجة الحرارة الشديدة وأشعة الشمس القوية. وتلعب الأشعة فوق البنفسجية من نوع UV-B عالية الطاقة دورًا هامًا في ذلك. فعندما ترتفع درجة حرارة سطح الثمرة فوق 52 درجة مئوية، يحدث نخر ناتج عن حروق الشمس. وينجم هذا الضرر عن الحرارة بغض النظر عن شدة أشعة الشمس. تؤدي درجات الحرارة المرتفعة إلى تخثر البروتينات في الثمرة، مما يدمر الخلايا. وينتج عن ذلك اسمرار وانهيار طبقات الخلايا - أي حدوث النخر، الذي قد يؤدي إلى تكوّن طبقة فلينية أو تعفن بسبب الإصابة بالفطريات.

يُلاحظ أيضاً اسمرار يشبه حروق الشمس بشكل متكرر في زراعة التفاح. يحدث هذا عندما تتجاوز درجة حرارة سطح الثمرة 46 درجة مئوية مع زيادة التعرض لأشعة الشمس. قد ينتشر التلف على سطح الثمرة ويؤثر حتى على لبها أثناء التخزين.

يُعدّ التأكسد الضوئي شكلاً آخر من أشكال التلف، وينتج عن الإشعاع الشديد. وقد يحدث هذا حتى في درجات الحرارة المنخفضة في حال وجود تقلبات مفاجئة وحادة في شدة الضوء ودرجة الحرارة. وينتج عن ذلك تلف أقل اعتمادًا على درجة الحرارة وأكثر اعتمادًا على شدة الضوء.

🛡️ الزراعة الكهروضوئية كآلية حماية

توفر أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية حلاً لهذه المشاكل المتنوعة. فمن خلال تغطية النباتات بألواح شمسية شبه شفافة، يمكن تحقيق العديد من المزايا في آن واحد. فبالإضافة إلى توليد الطاقة الشمسية، تحمي هذه الألواح النباتات من أشعة الشمس المفرطة والإجهاد الحراري. كما توفر لها الحماية من أضرار الأمطار الغزيرة والبرد، وهو أمر بالغ الأهمية في ظل تزايد حدة الظواهر الجوية المتطرفة.

يُفسر هذا التأثير الوقائي لوحدات الطاقة الشمسية الزراعية تحسّن بنية التربة وصحة النباتات التي لاحظها هانزيورغ فولمر. ويساهم انخفاض الإجهاد الحراري والتبخر في جعل النباتات أقل عرضةً للتلف والأمراض. كما تبقى التربة رطبةً ومفككة لفترة أطول، مما يُحسّن نمو الجذور وامتصاص العناصر الغذائية.

💰 الفوائد الاقتصادية للزراعة الكهروضوئية

إلى جانب الفوائد الزراعية، توفر أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية حوافز اقتصادية أيضًا. إذ يمكن استخدام الطاقة الشمسية المولدة إما مباشرةً في المزرعة أو تغذيتها بشبكة الكهرباء العامة. وهذا يخلق مصادر دخل إضافية للمزارعين، مما يساهم في الاستقرار الاقتصادي وأمن عملياتهم. هذا الاستخدام المزدوج للأرض - الإنتاج الزراعي وتوليد الطاقة - يجعل من أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية حلاً فعالاً ومستداماً للغاية.

🔮 التوقعات المستقبلية والتطورات الإضافية

رغم أن تطبيق الزراعة الشمسية لا يزال في مراحله الأولى، إلا أن النتائج حتى الآن واعدة. ويمكن أن تركز التطورات المستقبلية على تحسين الوحدات ودمجها في أنظمة زراعية متنوعة. فعلى سبيل المثال، يمكن تطوير الوحدات شبه الشفافة لتحسين التحكم في نفاذية الضوء وتكييفها على النحو الأمثل مع احتياجات النباتات المختلفة.

إن دمج الزراعة الكهروضوئية مع تقنيات الزراعة المستدامة الأخرى، مثل الري بالتنقيط أو استخدام الغطاء الأرضي، من شأنه أن يزيد من كفاءة وفوائد الزراعة الكهروضوئية. وستساهم الأبحاث الجارية والمشاريع التجريبية في توسيع وتحسين الخبرة العملية بشكل منهجي.

⚙️ التحديات والحلول

على الرغم من المزايا العديدة، توجد أيضاً تحديات يجب مراعاتها عند تطبيق أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية. فتكاليف الاستثمار غالباً ما تكون مرتفعة، ويتطلب التخطيط والتركيب خبرة متخصصة. علاوة على ذلك، يجب اختيار المواقع بعناية وتكييفها لضمان التوازن بين الاستخدام الزراعي وإنتاج الطاقة.

يمكن لبرامج التمويل والحوافز المالية أن تُسهم في خفض الاستثمارات الأولية وتسهيل الوصول إلى هذه التقنيات. كما يلعب نقل المعرفة وتدريب المزارعين دورًا حاسمًا في زيادة قبول واستخدام أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية.

🔍 الجمع بين توليد الطاقة الشمسية وحماية النباتات

تُقدّم الزراعة الكهروضوئية حلاً واعداً لتحديات زراعة الفاكهة الحديثة. فدمج توليد الطاقة الشمسية مع حماية المحاصيل يُحقق فوائد عديدة ذات أهمية بيئية واقتصادية. وباستخدام هذه التقنية، يستطيع مزارعون مثل هانزيورغ فولمر ضمان محاصيلهم، وتحسين صحة نباتاتهم، والمساهمة في الوقت نفسه في إنتاج الطاقة المستدامة.

تؤكد ردود الفعل الإيجابية والنتائج الملحوظة على إمكانات هذه التقنية. لذا، يُمكن أن تلعب الزراعة الكهروضوئية دورًا محوريًا في الزراعة المستدامة مستقبلًا، وأن تُسهم في التغلب على تحديات تغير المناخ والأمن الغذائي العالمي. كما تُتيح التأثيرات التآزرية للزراعة والطاقة الشمسية آفاقًا جديدة للاستخدام الأمثل والصديق للبيئة للموارد الطبيعية.

📣 مواضيع مشابهة

• 🌞 كيف تحمي الخلايا الكهروضوئية الزراعية التفاح من حروق الشمس
• 🌱 تحسين حالة التربة من خلال وحدات الطاقة الشمسية الزراعية
• 🍎 أسباب وعلاج حروق الشمس على التفاح
• 🛡️ الزراعة الكهروضوئية: الحماية من الظروف الجوية القاسية في زراعة الفاكهة
• 💰 الفوائد الاقتصادية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية للمزارعين
• 🔮 الآفاق المستقبلية لتكنولوجيا الطاقة الشمسية الزراعية
• ⚙️ التحديات والحلول لتطبيق الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية
• 🌿 استخدام مزدوج للمنطقة: الزراعة والطاقة الشمسية معًا
• 👨‍🌾 تجربة هانسيورغ فولمر مع Agri-PV
• 🧐 كيف تساهم أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية في الزراعة المستدامة وإمدادات الطاقة

#️⃣ الهاشتاغات: #الزراعة الكهروضوئية #حروق الشمس #الزراعة المستدامة #الطاقة المتجددة #مقاومة للعوامل الجوية

☑️ البناء والمشورة بشأن الأنظمة الكهروضوئية في المساحات المفتوحة

☑️ تخطيط الحدائق الشمسية. ☑️ تنفيذ الطاقة الشمسية الضوئية

☑️ أنظمة الطاقة الشمسية الخارجية ذات الحلول ذات الاستخدام المزدوج

Xpert.Solar هي شريكك المثالي للتخطيط والاستشارة وتنفيذ البناء للأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأرض والمشاريع الكهروضوئية الزراعية نظرًا لسنواتنا العديدة من الخبرة والخبرة في صناعة الطاقة الشمسية. لدى Xpert.Solar فريق من المهنيين ذوي الخبرة الذين يقدمون حلولاً مخصصة للمزارعين والمستثمرين. بدءًا من تحليل الموقع مرورًا بالمشورة المالية والقانونية وحتى التنفيذ الفني والمراقبة، تدعم Xpert.Solar عملائها بشكل احترافي وموثوق لضمان التنفيذ الناجح والمستدام.

Konrad Wolfenstein

سأكون سعيدًا بالعمل كمستشار شخصي لك.

يمكنك الاتصال بي عن طريق ملء نموذج الاتصال أدناه أو ببساطة اتصل بي على +49 89 89 674 804 (ميونخ) .

إنني أتطلع إلى مشروعنا المشترك.

تعد Xpert.Digital مركزًا للصناعة مع التركيز على الرقمنة والهندسة الميكانيكية والخدمات اللوجستية/اللوجستية الداخلية والخلايا الكهروضوئية.

من خلال حل تطوير الأعمال الشامل الذي نقدمه، فإننا ندعم الشركات المعروفة بدءًا من الأعمال الجديدة وحتى خدمات ما بعد البيع.

تعد معلومات السوق والتسويق وأتمتة التسويق وتطوير المحتوى والعلاقات العامة والحملات البريدية ووسائل التواصل الاجتماعي المخصصة ورعاية العملاء المحتملين جزءًا من أدواتنا الرقمية.

يمكنك معرفة المزيد على: www.xpert.digital - www.xpert.solar - www.xpert.plus