نُشر في: ٢١ فبراير ٢٠٢٥ / حُدِّث في: ٢١ فبراير ٢٠٢٥ – بقلم: Konrad Wolfenstein
الطاقة الشمسية الزراعية: أوجه التآزر ومواطن التوتر في استراتيجية الاستخدام المزدوج – صورة إبداعية: Xpert.Digital
الإمكانيات والصراعات: دور الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية في التحول الطاقي
الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية: كيف يُغيّر الاستخدام المزدوج للأراضي مستقبل الطاقة
يُشير الانتشار المتزايد لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية إلى تحوّل في استخدام الأراضي، حيث يُولّد الإنتاج المتزامن للكهرباء والغذاء في نفس المساحة ابتكارات تكنولوجية، ولكنه يُثير أيضًا تضاربًا في المصالح المجتمعية. وتتوقع الدراسات الحالية أن تُغطي أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية في أوروبا الوسطى ما يصل إلى 68% من الطلب على الطاقة إذا ما تم تطوير 9% فقط من الأراضي الزراعية لهذه التقنية. وبينما ازدادت القدرة المركبة عالميًا بشكلٍ كبير من 5 ميغاواط ذروة في عام 2012 إلى أكثر من 14 غيغاواط ذروة في عام 2021، فإن أهداف التوسع الطموحة، مثل هدف ألمانيا المتمثل في الوصول إلى 215 غيغاواط من قدرة الطاقة الشمسية الكهروضوئية بحلول عام 2030، تواجه تحديًا يتمثل في تجاوز فجوات القبول والعقبات التنظيمية. يحدد معهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية إمكانية 1700 جيجاواط ذروة للطاقة الشمسية الزراعية المرتفعة في ألمانيا، لكن مشاريع مثل حديقة الطاقة الشمسية المخطط لها بمساحة 300 هكتار في جيزلتال، ساكسونيا-أنهالت، تُظهر أن تحويل المناظر الطبيعية الزراعية يمكن أن يؤدي إلى اضطرابات اجتماعية واقتصادية عميقة.
الابتكارات التكنولوجية والتفاعلات الزراعية الإيكولوجية
تصميم النظام وتحسين الإنتاجية
تعتمد مفاهيم الطاقة الشمسية الزراعية الحديثة على ثلاثة محاور أساسية: إنتاج الطاقة، والإنتاجية الزراعية، والاستدامة البيئية. تحقق الألواح الشمسية ثنائية الوجه، التي تمتص الضوء من كلا الجانبين، نفاذية ضوئية تتراوح بين 70 و80% بفضل زيادة ارتفاع التركيب (3-5 أمتار) والمسافة الواسعة بين الصفوف (10-15 مترًا)، مما يؤدي إلى زيادة إنتاجية الأرض بنسبة تتراوح بين 42 و87% في مشروع APV-RESOLA. تستخدم التركيبات الرأسية، مثل نظام Next2Sun، التوجيه من الشرق إلى الغرب لتوليد ذروة الكهرباء في الصباح والمساء، مع ضمان توفير إضاءة كافية لنمو النباتات في منتصف النهار. يساهم هذا الإنتاج للطاقة في مواجهة التقلبات الدورية في تقليل ازدحام الشبكة، وبفضل الهياكل الفولاذية المعيارية، يسمح باستخدام آلات الحصاد.
تأثيرات المناخ المحلي وإنتاجية النبات
يُسهم التظليل الجزئي بواسطة الألواح الكهروضوئية في خلق مناخ محلي أكثر استقرارًا، مما قد يؤدي إلى زيادة في إنتاجية محاصيل التوت تصل إلى 16% خلال السنوات الجافة. وقد وثّقت قياسات طويلة الأمد في محطة بحيرة كونستانس التجريبية زيادة في إنتاجية القمح تحت الألواح الكهروضوئية (+7%) خلال موجة الحر الصيفية عام 2018، مع انخفاض متطلبات الري بنسبة 20% في الوقت نفسه. في المقابل، سُجّلت خسائر في المحصول تصل إلى 33% في السنوات ذات المناخ المعتدل، مما يُبرز اعتمادها على مستويات الإجهاد المناخي. ومن الممكن أن تُتيح الأنظمة التكيفية المزودة بوحدات تتبع أو طلاءات انتقائية للضوء التحكم في التظليل بناءً على الطلب في المستقبل.
إمكانيات التحول الاقتصادي والمخاطر التشغيلية
تنويع مصادر دخل المزارع
توفر الزراعة الكهروضوئية للمزارعين مصدر دخل مزدوجًا: فبينما يُدرّ إنتاج الكهرباء مدفوعات إيجار تتراوح بين 3000 و4000 يورو للهكتار، يتم الاحتفاظ بنسبة 85% من المدفوعات المباشرة من الاتحاد الأوروبي. تُظهر دراسة حالة بولندية أن الجمع بين إنتاج القمح والكهرباء يزيد صافي الربح للهكتار الواحد بمقدار 1268 يورو (الطاقة الكهروضوئية + القمح) مقارنةً بالخسائر المتوقعة للزراعة الأحادية في عام 2024. وقد حددت جامعة غوتنغن معدل قبول بلغ 72.4% بين المزارعين، حيث كان ضمان الدخل (68%) والجدوى المستقبلية (52%) من أهم دوافعهم.
التحديات المتعلقة بالبنية التحتية والسوق
على الرغم من انخفاض تكاليف الإنتاج إلى 4-6 سنتات/كيلوواط ساعة، إلا أن اختناقات الشبكة تعيق ربط محطات الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية واسعة النطاق. يتطلب مشروع جيزلتال، الذي تبلغ طاقته المخططة 300 ميغاواط، إنشاء 23 كيلومترًا من خطوط الجهد المتوسط الجديدة، وهو ما يمثل 30% من إجمالي الاستثمار. علاوة على ذلك، تفتقر اتفاقيات التأجير إلى معايير موحدة: فبينما توفر التعاونيات الطاقية، مثل تلك الموجودة في بيسنبرغ، للمزارعين استخدامًا مجانيًا للأراضي مقابل الكهرباء المولدة من الطاقة الشمسية الكهروضوئية، فإن نماذج تقاسم الإيرادات مع دفعات تأجير ثابتة وتقاسم الأرباح هي السائدة بين مطوري المشاريع التجارية.
صراعات القبول الاجتماعي والسياسي وعوائق قانون التخطيط
المقاومة المحلية وإضفاء الطابع المهني على ثقافة الاحتجاج
يكشف مشروع محطة الطاقة الشمسية المزمع إنشاؤها في كينبيرغ (بافاريا) عن خطوط الصراع المعتادة: فقد فازت مبادرة شعبية، شارك فيها 1836 ناخبًا (بنسبة 12.4%)، بثلاثة مقاعد في مجلس المدينة، وأعلنت عن اتخاذ إجراءات قانونية ضد المشروع. وتستخدم الحملات المُدارة باحترافية سردًا بصريًا ("طمس معالم الطبيعة")، وتتعاون مع جمعيات حماية الطبيعة التي تعترض على فقدان موائل الهامستر الأوروبي. ويؤكد خبراء الاتصال، مثل ساندور موهاكسي، أن المشاركة العامة المبكرة والتصورات الشفافة (محاكاة الواقع الافتراضي) تزيد من القبول، لكن من الصعب إقناع المعارضين المتشددين بالحجج المنطقية.
تجزئة قانون التخطيط وتخطيط المناطق
على الرغم من تعديل قانون مصادر الطاقة المتجددة لعام 2023، الذي يشجع استخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية كنوع خاص من أنظمة الطاقة الشمسية، فإن تباين تصنيفات الأراضي يعيق نمو السوق. فبينما تسمح بافاريا باستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية بشكل عام في المناطق الريفية، تشترط ولايات مثل بادن-فورتمبيرغ إجراء تقييمات معقدة لكل حالة على حدة وفقًا للمادة 35 من قانون البناء الألماني. وتنتقد دراسة فراونهوفر حقيقة أن 70% من الأراضي الزراعية الألمانية مغلقة أمام تطوير الطاقة الشمسية الكهروضوئية بسبب وضعها المحمي (حماية الأراضي الزراعية، وحماية المياه)، في حين أن 8% من الأراضي الصالحة للزراعة في دول فيشغراد بالاتحاد الأوروبي متاحة لتوليد 180 جيجاواط من الطاقة الشمسية الكهروضوئية.
متطلبات الابتكار التنظيمي ومسارات التطوير المستقبلية
مواءمة أطر التمويل ومعايير التكنولوجيا
لا تُميّز تعريفات التغذية الحالية بموجب قانون مصادر الطاقة المتجددة الألماني (EEG) بين أنواع أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية، على الرغم من أن التركيبات الرأسية (Next2Sun) تُحقق إنتاجية أقل بنسبة 30% مع ضعف كفاءة استخدام الأراضي. ويمكن لنظام مكافآت ثلاثي المستويات - 0.5 سنت/كيلوواط ساعة للتركيبات الأساسية، و0.3 سنت لتدابير التنوع البيولوجي، و0.2 سنت للمحاصيل المتخصصة - أن يُحفّز الابتكار المُوجّه. وبالتوازي، هناك حاجة إلى معيار DIN (قيد الإعداد حاليًا: DIN SPEC 91434) لتحديد الحد الأدنى من توافر الضوء (600-800 ميكرومول/م²/ثانية) وارتفاعات خلوص الآلات (أكثر من 3.5 متر).
الاندماج في النظم البيئية للزراعة الذكية
تجمع مشاريع مستقبلية مثل "الزراعة الكهروضوئية 4.0" بين وحدات الخلايا الكهروضوئية وأجهزة استشعار إنترنت الأشياء لرصد المناخ المحلي (الرطوبة، مدة رطوبة الأوراق) والتحكم الآلي في الري. وتختبر محطات تجريبية في راينلاند بالاتينات وحدات عضوية شبه شفافة ذات نفاذية ضوئية تكيفية تستخدم الذكاء الاصطناعي لتحليل التنبؤات الجوية وبيانات نمو النبات. ويمكن لهذه الأنظمة أن تدمج إنتاج الهيدروجين (باستخدام محللات كهربائية أسفل الوحدات) والتحفيز الضوئي الزراعي (تنقية الهواء باستخدام وحدات مطلية بثاني أكسيد التيتانيوم).
الطاقة الشمسية الزراعية كعامل محفز لانتقال متكامل لاستخدام الأراضي
إن دمج تقنية الطاقة الشمسية الكهروضوئية في الأراضي الزراعية ليس إفراطًا تقنيًا، بل هو ضرورة حتمية لمواجهة أزمتي المناخ والغذاء. وكما يُظهر مشروع ReWA، ترتفع نسبة القبول إلى 78% عند ربط نماذج الكهرباء الإقليمية (25% استهلاك محلي) بمشاركة المواطنين (حصص تتراوح بين 5 و10 كيلوواط/ساعة تبدأ من 500 يورو). ومن الأهمية بمكان أن يكون التخطيط المكاني الواضح (تحديد المناطق ذات الأولوية في الأراضي منخفضة الإنتاجية) ونماذج التخطيط التعاوني (جلسات نقاش مع المزارعين، والمختصين في الحفاظ على البيئة، والبلديات) أساسيين لترسيخ التعايش الإنتاجي بين المحاصيل والكهرباء. ويُتيح الإصلاح الزراعي القادم للاتحاد الأوروبي في عام 2027 فرصةً للاستفادة تحديدًا من المخططات البيئية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية التي تُعزز التنوع البيولوجي، وبالتالي تحقيق فائدة مزدوجة تتمثل في حماية المناخ والتنوع البيولوجي.
مناسب ل: