الطاقة الشمسية الزراعية - الحلقة المفقودة لمنتجي الطاقة والطاقة الزراعية: توليد الكهرباء الزراعية باستخدام الطاقة الشمسية الزراعية

عندما يتحدث الناس عن إنتاج الطاقة الزراعية أو استخدام الطاقات المتجددة في الزراعة، فإنهم عادةً ما يفكرون أولاً في محطات الغاز الحيوي. في الواقع، أصبحت هذه المحطات أكثر انتشاراً في السنوات العشر الماضية، وتمثل نسبة كبيرة من الطاقة المتجددة في توليد الكهرباء الزراعية (18.45% في عام 2021).

تأتي غالبية الكتلة الحيوية من المخلفات الزراعية كالسماد العضوي، والمخلفات السائلة، والقش. ووفقًا لوكالة الموارد المتجددة، لا يُستغل حاليًا سوى ثلث هذه الإمكانات. أما خشب الطاقة، بما في ذلك مخلفات الغابات والصناعات، فضلًا عن نفايات الخشب، فهو ثاني أكثر أنواع الكتلة الحيوية استخدامًا، إذ يُستغل ثلثا هذه الإمكانات بالفعل.

تتمثل إحدى المزايا المهمة للطاقة الحيوية في إمكانية تخزينها وتعويضها عن التقلبات في طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

تتجلى عيوب الطاقة الحيوية بشكل خاص عند زراعة الكتلة الحيوية. فالأراضي الزراعية المستخدمة لزراعة محاصيل الطاقة لم تعد صالحة لإنتاج الغذاء والعلف. ويؤدي تزايد الطلب على الكتلة الحيوية إلى تغييرات في استخدام الأراضي. وعلى المدى البعيد، قد تؤدي هذه المنافسة، من بين أمور أخرى، إلى ارتفاع أسعار المنتجات الزراعية.

علاوة على ذلك، تُعدّ الكتلة الحيوية أقل استخدامات الطاقة المتجددة كفاءةً، إذ تتراوح كفاءتها (أي كمية الطاقة المنتجة على مساحة معينة) بين 0.5 و1%. بينما تبلغ كفاءة الألواح الشمسية حوالي 20%. وتتفوق طاقة الرياح والطاقة الشمسية على الكتلة الحيوية بشكل ملحوظ من حيث كفاءة المساحة.

حصة مصادر الطاقة المتجددة في إجمالي إنتاج الكهرباء في ألمانيا عامي 2020 و2021 – الصورة: Xpert.Digital

تُظهر الإحصائية حصة مصادر الطاقة المتجددة في إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا في عامي 2020 و2021. في عام 2021، تم إنتاج حوالي 7.5 بالمائة من إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا من الكتلة الحيوية.

حصة مصادر الطاقة المتجددة في إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا 2020

• طاقة الرياح (البرية) – 18.40%
• الخلايا الكهروضوئية – 8.60%
• الكتلة الحيوية – 7.80%
• طاقة الرياح (البحرية) – 4.80%
• الطاقة الكهرومائية – 3.30%
• النفايات البلدية – 1%
• الطاقة الحرارية الأرضية – 0.04%

حصة مصادر الطاقة المتجددة في إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا 2021*

• طاقة الرياح (البرية) – 15.80%
• الخلايا الكهروضوئية – 8.80%
• الكتلة الحيوية – 7.50%
• طاقة الرياح (البحرية) – 4.30%
• الطاقة الكهرومائية – 3.40%
• النفايات البلدية – 1%
• الطاقة الحرارية الأرضية – 0.03%

*تمهيدي.

تُستخدم وحدات الطاقة الشمسية شبه الشفافة بالفعل في منشأة بحثية تابعة لـ "المنطقة النموذجية للزراعة الكهروضوئية بادن فورتمبيرغ".

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• الزراعة الشمسية لزراعة الفاكهة: الزراعة الكهروضوئية في بادن فورتمبيرغ وراينلاند بالاتينات لزراعة الفاكهة (الفاكهة والخضروات) المحايدة للكربون

بفضل أداة تخطيط أنظمة الطاقة الشمسية سهلة الاستخدام، يمكنك تصميم نظام الطاقة الشمسية الخاص بك عبر الإنترنت. سواء كنت بحاجة إلى نظام طاقة شمسية لمنزلك أو عملك أو لأغراض زراعية، فإن أداة التخطيط لدينا تتيح لك مراعاة متطلباتك الخاصة وتطوير حل مصمم خصيصًا لك.

عملية التخطيط بسيطة وسهلة الاستخدام. ما عليك سوى إدخال المعلومات المطلوبة، وسيقوم نظام التخطيط لدينا بأخذ هذه المعلومات بعين الاعتبار وإنشاء نظام شمسي مُخصص يلبي احتياجاتك. يمكنك تجربة خيارات وتكوينات مختلفة للعثور على النظام الشمسي الأمثل لتطبيقك.

بالإضافة إلى ذلك، يمكنك حفظ خطتك لمراجعتها لاحقًا أو مشاركتها مع الآخرين. كما يتوفر فريق خدمة العملاء لدينا للإجابة على أي استفسارات وتقديم الدعم اللازم لضمان التخطيط الأمثل لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك.

استخدم أداة تخطيط أنظمة الطاقة الشمسية لدينا لتصميم نظامك الشمسي الأمثل للاستخدامات الأكثر شيوعًا، وسرّع عملية التحول إلى الطاقة النظيفة. ابدأ الآن واتخذ خطوة هامة نحو الاستدامة والاستقلال في مجال الطاقة!

مخطط أنظمة الطاقة الشمسية لأكثر التطبيقات شيوعًا: خطط لنظام الطاقة الشمسية الخاص بك عبر الإنترنت هنا - الصورة: Xpert.Digital

للمزيد من المعلومات، انقر هنا:

• مخطط النظام الشمسي

يدعمكم فريقنا الخبير في تحسين مبانيكم لتقليل استهلاك الطاقة وتعزيز استخدامها المستدام من خلال الطاقة الشمسية الكهروضوئية. نحلل احتياجاتكم الفردية ونطور حلولاً مصممة خصيصاً لكم، تجمع بين الجدوى الاقتصادية والبيئية. سواءً أكان الأمر يتعلق بتجديد المباني القائمة لترشيد استهلاك الطاقة أو بناء هياكل جديدة موفرة للطاقة، فنحن هنا لمساعدتكم. يمكن للمصانع والمباني التجارية والمرافق البلدية خفض تكاليف الطاقة، وتقليل أثرها البيئي، وتحسين راحة وكفاءة مبانيها في الوقت نفسه، وذلك بفضل حلولنا المصممة خصيصاً لتلبية احتياجاتكم.

تجدون النصائح والحلول هنا 👈🏻

نقدم دعمًا شاملاً للأسر في مجال تجديد المباني القائمة وإنشاء مبانٍ جديدة موفرة للطاقة مزودة بأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية. فريقنا الخبير جاهز لمساعدتكم في الاستشارات والتخطيط وتنفيذ حلول الطاقة المستدامة. نحلل استهلاككم للطاقة، ونحدد فرص التوفير المحتملة، ونطور حلولًا مصممة خصيصًا لتحسين كفاءة استهلاككم للطاقة. بدءًا من تحسين عزل المباني وتركيب نوافذ وأبواب موفرة للطاقة، وصولًا إلى تركيب أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية والحرارية، نرشدكم خطوة بخطوة لجعل منزلكم أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة وصديقًا للبيئة. ثقوا بخبرتنا واستفيدوا من المزايا العديدة التي يوفرها تجديد المباني الموفرة للطاقة واستخدام الطاقات المتجددة. معًا، سنبني مستقبلًا مستدامًا لمنزلكم.

تواصل معنا 👈🏻

الطاقات المتجددة – توليد الكهرباء في ألمانيا حسب مصدر الطاقة في عامي 2011 و2021 – الصورة: Xpert.Digital

إنتاج الكتلة الحيوية

في عام 2011، شكلت الكتلة الحيوية 25.88% من إجمالي توليد الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة وحدها (124.02 تيراواط ساعة/TWh). وفي عام 2021، بلغ إجمالي توليد الطاقة المتجددة 238 تيراواط ساعة، ما يمثل زيادة تقارب 92% خلال عشر سنوات. وانخفضت حصة الكتلة الحيوية، التي كانت 25.88% في عام 2011، إلى 18.45% في عام 2021.

إنتاج الطاقة من توربينات الرياح

شهدت طاقة الرياح البرية زيادة ملحوظة في إنتاج الكهرباء، ويعزى ذلك إلى نمو القدرة المركبة، لا سيما بين عامي 2014 و2017. إلا أن معدل التوسع قد انخفض بشكل كبير في السنوات الأخيرة. كما شهد سوق توربينات الرياح البحرية تقلبات كبيرة في الآونة الأخيرة.

إنتاج محطات الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم

تتزايد القدرة المركبة لمحطات الطاقة المتجددة عالميًا سنويًا. ومؤخرًا، سجلت آسيا أعلى قدرة مركبة، بينما سجلت أوروبا أقل بقليل من نصف قدرة آسيا المركبة. ومن بين محطات الطاقة المتجددة، كانت الطاقة الكهرومائية المصدر صاحب أعلى قدرة مركبة على مستوى العالم.

إجمالي إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة في ألمانيا حسب مصدر الطاقة مقارنة سنوية 2011

• طاقة الرياح البرية – 49.20 تيراواط ساعة
• الخلايا الكهروضوئية – 19.60 تيراواط ساعة
• الكتلة الحيوية – 32.10 تيراواط/ساعة
• طاقة الرياح البحرية – 0.60 تيراواط ساعة
• الطاقة الكهرومائية* – 17.70 تيراواط ساعة
• النفايات المنزلية** – 4.80 تيراواط ساعة
• الطاقة الحرارية الأرضية – 0.02 تيراواط ساعة

إجمالي إنتاج الكهرباء من مصادر الطاقة المتجددة في ألمانيا حسب مصدر الطاقة مقارنة سنوية 2021

• طاقة الرياح البرية – 92 تيراواط ساعة
• الخلايا الكهروضوئية – 51.20 تيراواط ساعة
• الكتلة الحيوية – 43.90 تيراواط/ساعة
• طاقة الرياح البحرية – 25.30 تيراواط ساعة
• الطاقة الكهرومائية* – 19.70 تيراواط ساعة
• النفايات المنزلية** – 5.70 تيراواط ساعة
• الطاقة الحرارية الأرضية – 0.20 تيراواط ساعة

* توليد الطاقة في محطات الطاقة الكهرومائية الجارية ومحطات التخزين، بالإضافة إلى توليد الطاقة من التدفق الطبيعي في محطات الطاقة الكهرومائية المخزنة بالضخ.
** توليد الطاقة فقط من الجزء الحيوي من النفايات الصلبة البلدية (حوالي 50 بالمائة).

على الرغم من أن استخدام الكتلة الحيوية لم يشهد تطوراً سريعاً خلال السنوات العشر الماضية، وتجاوزته الطاقة الشمسية، إلا أن تخزينها وتوافرها لا يزالان يمثلان ميزة حاسمة، ويجب تعزيزهما بشكل أكبر. من الواضح لجميع المعنيين أن استخدام الكتلة الحيوية لا يمكن أن يتوسع بنفس قدر توليد الطاقة الشمسية. ومع ذلك، لا يزال بالإمكان إحراز تقدم كبير في مجال الكتلة الحيوية، لا سيما في توسيع الإمكانات الحالية.

حتى أنظمة الطاقة الشمسية الزراعية لا تستطيع تعويض عيب ضعف تخزين الطاقة. فمقارنةً بالكتلة الحيوية، لا يوجد حجم مماثل لتخزين الطاقة من حيث الأثر البيئي الإيجابي. باختصار، ستكون الكتلة الحيوية دائمًا أرخص تخزينًا من تخزين الطاقة، وهو ما ينعكس أيضًا في تقييم الأثر البيئي. ويكون الأثر البيئي لتخزين الطاقة إيجابيًا فقط إذا تم توفير الطاقة المستخدمة في إنتاجه أثناء عملية الاستخدام.

إن الجمع بين وظائف الكتلة الحيوية والخلايا الكهروضوئية الزراعية وتوسيع نطاقها يؤدي إلى زيادة كثافة وإمكانات توليد الكهرباء الزراعية!

بفضل الألواح الشمسية الشفافة، بات بإمكان المناطق الريفية ذات النشاط الزراعي النشط الوصول إلى مصدر طاقة موسع وفعال من حيث التكلفة. وينطبق هذا على المناطق التي تُعدّ أراضي خصبة وقيمة للزراعة، والتي لا يمكن استخدامها لتوليد الطاقة الكهروضوئية، مثل الأنظمة الأرضية.

يسمح نفاذ الضوء من خلال الألواح الشمسية الشفافة بتوليد الكهرباء مع تمكين زراعة النباتات وتنميتها في الوقت نفسه.

يختلف الوضع بالنسبة للمنشآت المعروفة أيضًا باسم مزارع الطاقة الشمسية الأرضية، أو مزارع الطاقة الشمسية المكشوفة، أو الحدائق الشمسية. ويشترط لإنشاء هذه المنشآت عدم إمكانية تحقيق زراعة مربحة في هذه المناطق. فهذه المناطق تُصنف ضمن "المناطق المحرومة"، حيث تُرجح الظروف الإنتاجية الطبيعية الصعبة، كالارتفاع، والانحدار، والظروف المناخية، وصعوبة الوصول، أو رداءة التربة، أن تؤدي إلى هجر الزراعة فيها أكثر من المناطق غير المحرومة. وتنقسم المناطق المحرومة إلى مناطق جبلية، ومناطق زراعية محرومة، ومناطق صغيرة.

يلعب تكوين التربة وخصوبتها (نقاط التربة) دورًا هامًا أيضًا. ويشمل ذلك القيمة الزراعية المقارنة (LVZ). تمثل هذه القيمة الربحية الزراعية أو البستانية التقريبية للمزرعة وفقًا لقانون تقييم الأراضي الصالحة للزراعة الصادر في 16 أكتوبر 1934. وتتضمن حسابات القيمة الزراعية المقارنة عوامل مثل خصوبة التربة، والظروف العامة للتربة، وجودة التربة، والظروف المناخية، والري.

إذا تم تقييم هذه العوامل وظروف التربة بشكل إيجابي، وبالتالي رُفض منح تصريح لإنشاء محطة طاقة شمسية أو نظام كهروضوئي أرضي على هذه الأرض الزراعية الصالحة للاستخدام، فإن الزراعة الكهروضوئية تصبح بديلاً مثيراً للاهتمام وأكثر كفاءة. يتيح هذا النهج في جوهره مضاعفة استغلال الأرض الزراعية.

الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية للزراعة وانتقال الطاقة – الصورة: Xpert.Digital / affendi shahidan | Shutterstock.com

ذو صلة بهذا الموضوع:

• أنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية / الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية: فرصة هائلة للطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية للزراعة والتحول في قطاع الطاقة

من خلال توحيد قانون مصادر الطاقة المتجددة، هيأت ألمانيا الظروف اللازمة لانتشار واسع النطاق لأنظمة الطاقة الشمسية الزراعية (AgriPV) والتعويض المناسب عن إنتاجها. هذا التحول في التفكير ضروري للغاية، إذ يسمح باستغلال أكبر قدر ممكن من الأراضي لتوسيع نطاق الطاقة الشمسية الكهروضوئية. وإلا، فسيكون من المستحيل تحقيق أهداف التوسع في استخدام الطاقة الشمسية المحددة لانتقال الطاقة في أوروبا. يُعد الاستخدام المزدوج للأراضي الزراعية عاملاً حاسماً لألمانيا لتحقيق هدفها المتمثل في مضاعفة منشآت الطاقة الشمسية الكهروضوئية أربع مرات لتصل إلى 215 جيجاوات بحلول عام 2030 في غضون سبع سنوات فقط. وقد تم تركيب ما يقارب 54 جيجاوات خلال السنوات الخمس والعشرين الماضية.

تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لأنظمة الطاقة الشمسية الزراعية اللامركزية في أن جزءًا كبيرًا من إنتاجها من الكهرباء يُستخدم غالبًا محليًا، ولا يتطلب ربطها بالشبكة عادةً التوسع الكبير اللازم للشبكات كما هو الحال في الأنظمة الأرضية الأخرى. وقد ظهر نظامان متميزان.

كل شيء من مصدر واحد، مصمم خصيصًا لحلول الطاقة الشمسية لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية الكبيرة. أعد تمويل استثمارك المستقبلي أو عوضه بتوليدك الخاص للكهرباء.

تجدون النصائح والحلول هنا 👈🏻

نقدم خدمات الاستشارة والتخطيط، بما في ذلك تقدير تكلفة غير ملزم. نربطكم بشركاء أقوياء في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية.

تجدون النصائح والحلول هنا 👈🏻

لدينا حضور إقليمي في جميع أنحاء العالم الناطق بالألمانية. ولدينا شركاء موثوقون سيقدمون لكم المشورة وينفذون رغباتكم.

تواصل معنا 👈🏻