دليل مشاريع الخلايا الكهروضوئية الزراعية (AgriPV) - زيادة في إنتاجية المحاصيل بنسبة تصل إلى 60 بالمائة

اكتسبت إمكانات مشاريع الخلايا الكهروضوئية الزراعية (AgriPV) اهتمامًا متزايدًا في السنوات الأخيرة. تجمع AgriPV بين الاستخدام الزراعي وإنتاج الطاقة الشمسية، الأمر الذي لا يمكنه زيادة المحاصيل الزراعية فحسب، بل يساهم أيضًا في تحول الطاقة العالمي. عملت منظمة Solarpower Europe، وهي رابطة للطاقة الشمسية في أوروبا، مع الزراعة لتطوير دليل شامل يشرح بالتفصيل الفرص والفوائد والتحديات التي تنطوي عليها هذه التكنولوجيا للزراعة.

مزايا وإمكانيات الخلايا الكهروضوئية الزراعية

زيادة غلة المحاصيل وجودة التربة

توفر AgriPV إمكانية زيادة إنتاجية المحاصيل بنسبة تصل إلى 60 بالمائة - وهي قيمة رائعة تعتمد على نوع المحاصيل والموسم والمناخ الإقليمي والظروف المحددة للأنظمة الكهروضوئية. تعمل حماية مظلة الألواح الشمسية على حماية النباتات من الظروف الجوية القاسية، مما قد يؤدي إلى إنتاجية أكثر استقرارًا للمحاصيل. يوجد مناخ محلي أسفل الوحدات الشمسية يحمي التربة من أشعة الشمس الزائدة وينظم درجة حرارة التربة. خلال الفترات الباردة، يمكن أن ترتفع درجات حرارة الأرض بما يصل إلى 7 درجات مئوية، بينما يمكن أن تنخفض خلال الفترات الدافئة بما يصل إلى 6 درجات مئوية. تنظيم درجة الحرارة هذا له تأثير إيجابي على جودة التربة ويمكن أن يعزز حيوية النبات.

زيادة تخزين الكربون واحتباس الماء

ومن المزايا الأخرى لـ AgriPV زيادة تصل إلى 80 بالمائة في تخزين الكربون في التربة، خاصة في المشاريع القائمة على المراعي. ويساهم هذا بشكل فعال في حماية المناخ، حيث تتم إزالة الكربون المرتبط بالتربة من الدورة على المدى الطويل. يستفيد الاحتفاظ بالمياه أيضًا من مشاريع AgriPV. يمكن للأنظمة الكهروضوئية المتداخلة والمثبتة أن تزيد من احتباس الماء بنسبة 20 إلى 30 بالمائة، وهو عامل حاسم في أوقات تزايد ندرة المياه.

تعزيز التنوع البيولوجي ومجموعات الملقحات

ومن الآثار الجانبية الإيجابية الأخرى زيادة وجود الملقحات في المنطقة المحيطة بالأنظمة الكهروضوئية. تظهر الدراسات زيادة تصل إلى 60 بالمائة في نشاط الملقحات في مشاريع AgriPV. وهذا لا يدعم إنتاج المحاصيل فحسب، بل يساهم أيضًا في الحفاظ على التنوع البيولوجي.

مصادر دخل إضافية للمزارعين

تقدم AgriPV للمزارعين مصادر دخل إضافية جذابة. وتشمل هذه مدفوعات الإيجار من مطوري المشاريع وتوفير البنية التحتية الزراعية بشكل مباشر. وفي كثير من الحالات، تعمل أنظمة AgriPV أيضًا على تقليل تكاليف الكهرباء للمزارع. ومن خلال تركيب أنظمة الطاقة الشمسية على الأراضي الصالحة للزراعة أو الدفيئات الزراعية أو المراعي، يمكن للمزارعين توليد دخل مستدام إضافي وتقليل تكاليف التشغيل.

ويعرض الدليل أيضًا نماذج الأعمال المختلفة ومصادر الدخل. وتشمل هذه نماذج التأجير ونماذج التشغيل والهياكل الهجينة التي تجمع بين مصالح المزارعين والمستثمرين. يمكن للمزارع إما أن يكون مالك النظام أو يؤجر أرضه للشركات التي تقوم بتشغيل الأنظمة الكهروضوئية وتسويق الكهرباء المنتجة.

النماذج الأولية وأمثلة التطبيق

يصف الدليل عشرة نماذج أولية لأنظمة AgriPV التي تم تصميمها لتناسب مناطق زراعية مختلفة وأنواع استخدام مختلفة. وتشمل هذه النماذج الأولية تطبيقات على المحاصيل الصالحة للزراعة والدائمة، وعلى الأراضي العشبية الدائمة، وفي الدفيئات الزراعية والمناطق المغطاة بالأنظمة الكهروضوئية المركبة. ويرافق كل نموذج من هذه النماذج الأولية حالة عمل تصف الفوائد الاقتصادية، والآثار الزراعية والبيئية، ودراسة حالة. يسمح تنوع هذه النماذج الأولية بتنفيذ AgriPV في جميع السياقات الزراعية تقريبًا، بدءًا من الزراعة المكثفة وحتى الاستخدام المكثف للمراعي.

مثال على هذا النموذج الأولي هو دمج الأنظمة الكهروضوئية في البيوت الزجاجية. تعمل هذه الأنظمة على حماية النباتات من الظروف الجوية القاسية وتوفر في الوقت نفسه وسيلة فعالة لتغطية احتياجات الطاقة الخاصة بالدفيئة. نموذج أولي آخر هو الأنظمة المرتفعة في المراعي التي تسمح للحيوانات بالتبريد في ظل الوحدات بينما يستفيد المزارع من الدخل الإضافي.

الشروط الإطارية والدعم السياسي

الدعم السياسي المناسب ضروري لإدخال AgriPV على نطاق واسع. يشير الدليل إلى أن AgriPV لا يمكن أن تكون ناجحة في جميع المجالات إلا إذا تم إنشاء أطر قانونية واضحة تعزز تكامل الزراعة والطاقات المتجددة. ويشمل ذلك، من بين أمور أخرى، تبسيط إجراءات الاتصال بالشبكة والموافقة عليها. ومن الممكن أن يساهم التعاون المتزايد بين وزارتي الزراعة والطاقة في تطوير إطار مناسب.

تدعو شركة Solarpower Europe صناع السياسات إلى ضمان استمرار المزارعين الذين يقومون بتشغيل أنظمة AgriPV في الوصول إلى المدفوعات المباشرة من السياسة الزراعية المشتركة (CAP). تعتبر هذه المدفوعات مصدرًا أساسيًا للدخل للعديد من المزارعين ولا ينبغي أن يتعرض توفيرها للخطر بسبب دمج الأنظمة الكهروضوئية في الأراضي الزراعية.

وهناك نقطة أخرى مهمة وهي تقديم حوافز خاصة للمزارعين المشاركين في مشاريع AgriPV. ويمكن منحها في شكل إعفاءات ضريبية أو إعانات لتركيب أنظمة الطاقة الكهروضوئية أو برامج دعم خاصة. من المهم أيضًا تحسين جمع البيانات وتحليلها لتقييم التأثير البيئي لـ AgriPV. ويشمل ذلك الجمع المنهجي للبيانات المتعلقة بتخزين الكربون واحتباس الماء والتنوع البيولوجي في مشاريع AgriPV.

التحديات والحلول

على الرغم من المزايا والإمكانيات العديدة التي تتمتع بها AgriPV، إلا أن هناك أيضًا تحديات لا يمكن تجاهلها. التحدي الرئيسي هو استهلاك الأراضي. في البلدان ذات الكثافة السكانية العالية مثل ألمانيا، يكون الوصول إلى الأراضي الزراعية المناسبة محدودًا. ولذلك فإن التخطيط الشامل والنظر في استخدام الزراعة والطاقة أمر ضروري.

هناك مشكلة أخرى تتمثل في الاستثمار الأولي المرتفع المطلوب لتركيب الأنظمة الكهروضوئية. وحتى لو كانت الفوائد الاقتصادية طويلة المدى واعدة، فإن العديد من المزارعين يفتقرون إلى رأس المال اللازم لبدء مشاريع AgriPV بشكل مستقل. ويمكن لبرامج التمويل العام وخيارات التمويل أن تساعد هنا.

الآفاق المستقبلية وإمكانات AgriPV

تتمتع AgriPV بالقدرة على التطور لتصبح تقنية رئيسية للزراعة المستدامة في المستقبل. ولا توفر هذه التكنولوجيا الفرصة لجعل العمليات الزراعية أكثر مرونة في مواجهة التقلبات المناخية فحسب، بل يمكنها أيضًا تقديم مساهمة كبيرة في تحول الطاقة. ومع تزايد الحاجة إلى الطاقة المتجددة والحاجة المتزامنة لتحقيق الاستخدام الأمثل للأراضي الزراعية، تواجه AgriPV مستقبلًا واعدًا.

ومع ذلك، لتحقيق الإمكانات الكاملة لـ AgriPV، من المهم أن تكون المزارع مجهزة بالمعلومات والأدوات اللازمة. ينبغي أن يحصل المزارعون على معلومات واضحة عن الجوانب الفنية والاقتصادية لمشاريع AgriPV وأن يحصلوا على المشورة والدعم. إن توفير دليل شامل مثل ذلك الذي تقدمه شركة Solarpower Europe يسهم بشكل مهم في تثقيف المزارعين حول إمكانيات AgriPV ويسهل عليهم البدء في استخدام هذه التكنولوجيا المبتكرة.

الطاقة الشمسية على الأراضي الزراعية

إن AgriPV هي أكثر من مجرد تقنية لتوليد الطاقة الشمسية على الأراضي الزراعية - فهي نهج يجمع بين الزراعة وصناعة الطاقة بطريقة مبتكرة، وبالتالي يمكن أن يقدم مساهمة حاسمة في التنمية المستدامة. ومن خلال منح المزارعين الفرصة لاستخدام أراضيهم للزراعة وإنتاج الطاقة، يمكنهم تنويع مصادر دخلهم مع تقليل الأثر البيئي لعملياتهم.

ومع ذلك، فإن مستقبل الخلايا الكهروضوئية الزراعية يعتمد إلى حد كبير على الإطار السياسي والحوافز الاقتصادية واستعداد المزارعين لتبني هذا الشكل الجديد من الزراعة. إذا تم تهيئة هذه الظروف، يمكن أن تصبح AgriPV ركيزة مهمة للزراعة المستدامة وتحول الطاقة.

مناسبة ل:

• إنشاء نظام كهروضوئي مثبت على الأرض أو نظام زراعي كهروضوئي - التخطيط والتركيب باستخدام Xpert - ما الذي يجب علي مراعاته؟
• مجلة pv - تنشر شركة Solarpower Europe مبادئ توجيهية للخلايا الكهروضوئية الزراعية

تمثل الخلايا الكهروضوئية الزراعية (AgriPV) ابتكارًا واعدًا يجمع بين إنتاج الطاقة المتجددة والإنتاج الزراعي. تتيح هذه التكنولوجيا استخدام الأراضي الزراعية لزراعة الغذاء وتوليد الطاقة الشمسية. قامت شركة SolarPower Europe، بالتعاون مع الزراعة، بتطوير دليل شامل يسلط الضوء على مزايا هذه التكنولوجيا وتحدياتها وإمكاناتها. تلقي هذه المقالة نظرة فاحصة على الكتيب وتوفر معلومات ووجهات نظر إضافية حول AgriPV.

مزايا الخلايا الكهروضوئية الزراعية

واحدة من أهم مزايا AgriPV هي القدرة على زيادة إنتاجية المحاصيل بشكل ملحوظ. ويسلط الدليل الضوء على أنه في ظل ظروف معينة، من الممكن زيادة العائد بنسبة تصل إلى 60 بالمائة. وتعتمد هذه الزيادات على مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك نوع المحاصيل المزروعة والموسم والمناخ الإقليمي والنظام الكهروضوئي المحدد. على سبيل المثال، يمكن للوحدات الكهروضوئية توفير الظل وحماية النباتات من الحرارة الشديدة، وهو أمر مفيد بشكل خاص في أشهر الصيف الحارة. وفي الوقت نفسه، يمكن أن ترتفع درجة حرارة التربة بما يصل إلى 7 درجات مئوية خلال فترات البرد، مما يشجع النمو في الأشهر الباردة. ومع ذلك، خلال الفترات الدافئة، يمكن أن تنخفض درجة حرارة التربة بما يصل إلى 6 درجات مئوية بسبب الظل الذي توفره الوحدات، والذي يمكن أن يكون له أيضًا آثار إيجابية على نمو النبات.

فائدة أخرى مهمة هي تحسين نوعية التربة. ووفقاً للدليل، يمكن أن تؤدي مشاريع الطاقة الكهروضوئية في المراعي إلى زيادة تصل إلى 80 بالمائة في تخزين الكربون في التربة. لا يساعد هذا التخزين المتزايد للكربون على تحسين خصوبة التربة فحسب، بل يلعب أيضًا دورًا مهمًا في مكافحة تغير المناخ حيث يتم عزل المزيد من الكربون في التربة.

بالإضافة إلى ذلك، لوحظ زيادة بنسبة 20 إلى 30 بالمائة في احتباس الماء في الأنظمة الكهروضوئية المتداخلة والمثبتة. تسمح هذه الأنظمة للتربة بالاحتفاظ بمزيد من المياه، وهو أمر مفيد بشكل خاص في المناطق التي تعاني من عدم انتظام هطول الأمطار أو فترات الجفاف الطويلة. بالإضافة إلى ذلك، وجد أحد المشاريع زيادة بنسبة 60 بالمائة في وجود الملقحات. تعتبر الملقحات مثل النحل ضرورية للعديد من المحاصيل الزراعية، ويمكن أن يؤدي وجودها المتزايد أيضًا إلى زيادة إنتاجية المحاصيل.

الفوائد الاقتصادية للمزارعين

بالإضافة إلى الفوائد البيئية، توفر AgriPV أيضًا فرصًا اقتصادية كبيرة للمزارعين. يصف الكتيب الطرق المختلفة التي يمكن للمزارعين من خلالها تحقيق دخل إضافي من خلال المشاريع الزراعية الكهروضوئية. أحد الخيارات هو تلقي مدفوعات الإيجار من المطورين الذين يرغبون في تركيب أنظمة الطاقة الكهروضوئية على أراضيهم. يمكن أن توفر مدفوعات الإيجار هذه مصدرًا ثابتًا للدخل وتساعد المزارعين على تنويع مخاطرهم المالية.

وهناك ميزة اقتصادية أخرى تأتي من التوفير المباشر للبنية التحتية الزراعية من قبل مطوري الأنظمة الكهروضوئية. ويمكن أن يشمل ذلك، على سبيل المثال، بناء أنظمة الري أو المستودعات التي تفيد المزارعين وتقلل من تكاليف إنتاجهم.

وأخيرًا وليس آخرًا، باستخدام الطاقة الشمسية المولدة، يمكن للمزارعين تقليل تكاليف الطاقة الخاصة بهم أو حتى تغذية الشبكة بالكهرباء الزائدة وبالتالي توليد دخل إضافي. وهذه ميزة كبيرة، خاصة في أوقات ارتفاع أسعار الطاقة.

نماذج ونماذج مختلفة

يعرض الكتيب نماذج ملكية مختلفة وهياكل الأعمال وتدفقات الإيرادات للطاقة الكهروضوئية الزراعية. تم وصف عشرة نماذج أولية مختلفة مصممة لأنواع مختلفة من الأراضي الزراعية. وتشمل هذه النماذج الأولية مشاريع على الأراضي الصالحة للزراعة، والمحاصيل الدائمة مثل البساتين أو كروم العنب، والأراضي العشبية الدائمة. كما تؤخذ في الاعتبار المناطق المغطاة ذات الأنظمة الكهروضوئية المرتفعة أو أنظمة الفضاء البيني مع أو بدون المراعي.

يتم إيلاء اهتمام خاص للمبادرات الكهروضوئية البيئية وكذلك لتركيب الأنظمة الكهروضوئية في الدفيئات الزراعية أو في المباني الزراعية مثل الحظائر أو الاسطبلات. توضح هذه المجموعة المتنوعة من النماذج أن AgriPV يمكن تكييفها بمرونة مع الظروف الزراعية المختلفة.

يتم تقديم حالة عمل مفصلة لكل نموذج أولي في التقرير. ويتم تحليل كل من الآثار الاقتصادية والبيئية على الزراعة. ويحتوي الدليل أيضًا على دراسات حالة لمشاريع ناجحة من مناطق مختلفة في أوروبا لتقديم أمثلة عملية.

التحديات والشروط الإطارية اللازمة

على الرغم من المزايا العديدة، هناك أيضًا تحديات في تنفيذ مشاريع AgriPV. ويتمثل التحدي الرئيسي في ضمان حصول المزارعين على الأدوات والحوافز اللازمة للمشاركة في مثل هذه المشاريع. ويشمل ذلك، من بين أمور أخرى، تبسيط الاتصال بالشبكة لأنظمة الطاقة الشمسية وتبسيط إجراءات التخطيط والموافقة.

وهناك نقطة أخرى مهمة وهي إدخال أنظمة التعويض التي تهدف إلى تعزيز التعاون الوثيق بين الزراعة والطاقات المتجددة. وينص الدليل على أنه "من أجل استغلال إمكانات الطاقة الشمسية الزراعية بشكل كامل، يتعين علينا أن نضمن حصول المزارعين على الأدوات والحوافز اللازمة للمشاركة".

ولذلك تدعو شركة SolarPower Europe صناع السياسات إلى توضيح أن المزارعين الذين يقومون بتشغيل أنظمة AgriPV سيستمرون في الوصول إلى المدفوعات المباشرة من السياسة الزراعية المشتركة (CAP). وهذه نقطة حاسمة بالنسبة للعديد من المزارعين في أوروبا، حيث أن هذه المدفوعات غالبا ما تمثل جزءا كبيرا من دخلهم.

بالإضافة إلى ذلك، تدعو شركة SolarPower Europe إلى تقديم حوافز محددة للمزارعين للمشاركة في مشاريع AgriPV، فضلاً عن تحسين جمع البيانات حول تأثيراتها على تخزين الكربون، واحتباس الماء، والتنوع البيولوجي. يعد وجود قاعدة بيانات جيدة الأساس أمرًا بالغ الأهمية حتى نتمكن من تقييم وتحسين النجاح على المدى الطويل لمثل هذه المشاريع.

وضع مربح للجانبين بالنسبة للزراعة وصناعة الطاقة

ومع تزايد الضغط على الأراضي الزراعية بسبب تزايد عدد السكان وتغير المناخ، توفر هذه التكنولوجيا وسيلة لتكثيف الزراعة بشكل مستدام دون استخدام أراض إضافية.

يمكن أن تلعب AgriPV دورًا رئيسيًا، خاصة في المناطق ذات الإشعاع الشمسي المكثف مثل جنوب أوروبا أو أفريقيا. وهنا، لا يمكن لأنظمة الطاقة الشمسية أن تساهم في توليد الكهرباء فحسب، بل تساعد أيضًا في تخفيف نقص المياه وفي الوقت نفسه تحقيق إنتاجية أعلى من المحاصيل.

في عموم الأمر، يُظهِر دليل الطاقة الشمسية في أوروبا بشكل مثير للإعجاب أن AgriPV تمثل وضعاً مربحاً للجانبين بالنسبة للزراعة وصناعة الطاقة ــ شريطة تهيئة الظروف الإطارية السياسية المناسبة وحصول المزارعين على الدعم الكافي في تنفيذ مثل هذه المشاريع.

إن الجمع بين الفوائد البيئية مثل تحسين احتباس الماء وتخزين الكربون، فضلاً عن الفوائد الاقتصادية مثل تدفقات الإيرادات الإضافية، يجعل من AgriPV حلاً واعداً لمستقبل أكثر استدامة في الزراعة.

مناسب ل:

• الحصاد المزدوج تحت الشمس باستخدام الخلايا الكهروضوئية الزراعية: التآزر بين الأنظمة الكهروضوئية الزراعية والزراعة الحديثة
• الخلايا الكهروضوئية الزراعية في BW (Ba-Wü): المصنع التجريبي الثالث في المنطقة النموذجية لزراعة التوت Agri-PV مع دورة مياه مغلقة