الخلايا الكهروضوئية الزراعية – اللغز المفقود لاقتصاديات الطاقة والطاقة الزراعية: توليد الطاقة الزراعية أو توليد الكهرباء باستخدام الطاقة الكهروضوئية الزراعية

عندما تتحدث عن إدارة الطاقة الريفية أو استخدام الطاقات المتجددة في الزراعة، عادة ما تفكر أولاً في محطات الغاز الحيوي. في الواقع، في السنوات العشر الماضية، أصبحت هذه الأنظمة أكثر انتشارًا وتمثل حصة كبيرة من الطاقة المتجددة في الزراعة في توليد الكهرباء (2021 بنسبة 18.45٪).

تأتي غالبية الكتلة الحيوية من المخلفات الزراعية مثل السماد الطبيعي والسماد السائل والقش. ووفقا لوكالة الموارد المتجددة (FNR)، يتم استغلال ثلث الإمكانات فقط. في المرتبة الثانية في استخدام الكتلة الحيوية يأتي خشب الطاقة، أي أخشاب الغابات والمخلفات الصناعية بالإضافة إلى نفايات الأخشاب. ويتم بالفعل استخدام ثلثي هذه الإمكانية.

من المزايا المهمة للطاقة الحيوية أنها يمكن تخزينها وتعويض التقلبات في طاقة الرياح والطاقة الشمسية.

تظهر عيوب الطاقة الحيوية بشكل خاص عند زراعة الكتلة الحيوية. لم يعد من الممكن استخدام الأراضي الزراعية التي تُزرع عليها محاصيل الطاقة لإنتاج الغذاء والأعلاف. يؤدي الطلب المتزايد على الكتلة الحيوية إلى تغييرات في استخدام الأراضي. وعلى المدى الطويل، يمكن لهذه المنافسة، من بين أمور أخرى، أن تجعل المنتجات الزراعية أكثر تكلفة.

علاوة على ذلك، فإن الكتلة الحيوية هي الاستخدام الأقل كفاءة للطاقة المتجددة. وتتراوح كفاءتها (أي كمية الطاقة المنتجة في منطقة معينة) بين 0.5 و1%. تبلغ كفاءة وحدة الطاقة الشمسية حوالي 20٪. تتفوق طاقة الرياح والطاقة الشمسية بشكل كبير على الكتلة الحيوية من حيث كفاءة المساحة.

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

وتظهر الإحصائيات حصة مصادر الطاقة المتجددة في إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا في عامي 2020 و2021. وفي عام 2021، تم إنتاج حوالي 7.5 بالمائة من إجمالي توليد الكهرباء في ألمانيا بواسطة 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%

* مؤقتا.

يتم بالفعل استخدام وحدات الطاقة الشمسية الشفافة جزئيًا في منشأة بحثية في "المنطقة النموذجية للزراعة الكهروضوئية بادن فورتمبيرغ".

المزيد عنها هنا:

• Agri-Solar لزراعة الفاكهة: Agri-PV في بادن فورتمبيرغ وراينلاند بالاتينات لزراعة الفاكهة المحايدة لثاني أكسيد الكربون (الفواكه والخضروات)

من خلال مخطط النظام الشمسي سهل الاستخدام، يمكنك تخطيط نظامك الشمسي الفردي عبر الإنترنت. سواء كنت بحاجة إلى نظام شمسي لمنزلك أو عملك أو لأغراض زراعية، فإن مخططنا يوفر لك الفرصة لأخذ متطلباتك المحددة في الاعتبار وتطوير حل مصمم خصيصًا.

عملية التخطيط بسيطة وبديهية. يمكنك ببساطة إدخال المعلومات ذات الصلة. يأخذ مخططنا هذه المعلومات في الاعتبار وينشئ نظامًا شمسيًا مصممًا خصيصًا 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. فريق خدمة العملاء لدينا متاح أيضًا للإجابة على أسئلتك وتقديم الدعم لضمان تخطيط نظامك الشمسي على النحو الأمثل.

استخدم مخطط النظام الشمسي الخاص بنا لتخطيط نظامك الشمسي الفردي للتطبيقات الأكثر شيوعًا وتعزيز الانتقال إلى الطاقة النظيفة. ابدأ الآن واتخذ خطوة مهمة نحو الاستدامة واستقلال الطاقة!

مخطط النظام الشمسي للتطبيقات الأكثر شيوعًا: قم بتخطيط النظام الشمسي عبر الإنترنت هنا - الصورة: Xpert.Digital

المزيد عنها هنا:

• مخطط النظام الشمسي

سيقوم فريقنا ذو الخبرة بدعمك في تحسين المباني الخاصة بك لتقليل استهلاك الطاقة وتعزيز الاستخدام المستدام للطاقة مع الخلايا الكهروضوئية. نحن نحلل احتياجاتك الفردية وننشئ مفاهيم مصممة خصيصًا تكون منطقية اقتصاديًا وبيئيًا. بغض النظر عما إذا كان الأمر يتعلق بتجديد المباني القائمة بكفاءة استخدام الطاقة أو إنشاء هياكل جديدة موفرة للطاقة، فنحن بجانبك. يمكن للمنشآت الصناعية ومباني البيع بالتجزئة والمرافق البلدية تقليل تكاليف الطاقة وتقليل التأثير البيئي مع تحسين راحة وكفاءة مبانيها من خلال حلولنا المصممة خصيصًا.

النصائح والحلول تجدها هنا 👈🏻

نحن نقدم دعمًا شاملاً للأسر الخاصة في أعمال التجديد الموفرة للطاقة وتشييد المباني الجديدة باستخدام الخلايا الكهروضوئية. فريقنا ذو الخبرة موجود إلى جانبك لمساعدتك في تقديم المشورة والتخطيط وتنفيذ حلول الطاقة المستدامة الخاصة بك. نقوم بتحليل استهلاكك للطاقة، وتحديد إمكانيات التوفير وتطوير مفاهيم مصممة خصيصًا لتحسين كفاءة استخدام الطاقة لديك. من تحسين عزل المباني إلى تركيب النوافذ والأبواب الموفرة للطاقة إلى تركيب الأنظمة الكهروضوئية والطاقة الشمسية - نرافقك خطوة بخطوة لجعل منزلك أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وصديقًا للبيئة. ثق بخبرتنا واستفد من المزايا العديدة التي يوفرها لك تجديد الطاقة واستخدام الطاقات المتجددة. معًا سنخلق مستقبلًا مستدامًا لمنزلك.

تواصل معنا 👈🏻

الطاقات المتجددة – توليد الكهرباء في ألمانيا حسب مصدر الطاقة 2011 و 2021 – الصورة: Xpert.Digital

أداء الكتلة الحيوية

في عام 2011، بلغت حصة الكتلة الحيوية في إجمالي توليد الكهرباء من الطاقات المتجددة فقط (124.02 تيراواط/ساعة/تيراواط/ساعة) 25.88%. وفي عام 2021، بلغ إجمالي توليد الطاقة المتجددة 238 تيراواط/ساعة. هذه زيادة بنسبة 92٪ تقريبًا بعد 10 سنوات. وكانت حصة الكتلة الحيوية لا تزال 25.88٪ في عام 2011. وفي عام 2021 انخفضت الحصة إلى 18.45٪.

أداء توربينات الرياح

كما أدت طاقة الرياح البرية إلى زيادة توليد الكهرباء بشكل كبير. ويرجع ذلك إلى الزيادة في القدرة المركبة، لا سيما في الأعوام من 2014 إلى 2017. ومع ذلك، انخفض التوسع بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. كما تعرض سوق توربينات الرياح البحرية لتقلبات كبيرة في الآونة الأخيرة.

أداء محطات الطاقة المتجددة في جميع أنحاء العالم

في جميع أنحاء العالم، تتزايد القدرة المركبة لأنظمة الطاقة المتجددة كل عام. وفي الآونة الأخيرة، تم تركيب معظم الطاقة في آسيا. وسجلت أوروبا ما يقرب من نصف القدرة المركبة مثل آسيا. ومن بين أنظمة الطاقة المتجددة، كانت الطاقة الكهرومائية هي مصدر الطاقة صاحب أكبر قدرة مثبتة في جميع أنحاء العالم.

إجمالي توليد الكهرباء من الطاقات المتجددة في ألمانيا حسب مصدر الطاقة في مقارنة سنوية في عام 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 توليد الكهرباء من الطاقات المتجددة في ألمانيا حسب مصدر الطاقة في مقارنة سنوية في عام 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

* التوليد في محطات توليد الطاقة الكهرومائية التي تجري في الأنهار والتخزين وكذلك التوليد من التدفق الطبيعي في محطات توليد الطاقة المخزنة بالضخ.
** يتم إنتاجه فقط من الجزء الحيوي من النفايات المنزلية (حوالي 50 بالمائة).

وحتى لو لم تتطور الكتلة الحيوية كثيرًا في السنوات العشر الماضية وتجاوزتها الخلايا الكهروضوئية، فإن تخزين الكتلة الحيوية وتوافرها يظل ميزة حاسمة على الخلايا الكهروضوئية التي يجب تعزيزها وفقًا لذلك. ومن الواضح لجميع المعنيين أن الكتلة الحيوية لا يمكن توسيعها بنفس القدر الذي يتم به توليد الطاقة الشمسية. ولا يزال من الممكن تحقيق الكثير باستخدام الكتلة الحيوية، وخاصة في توسيع الإمكانات الحالية.

ولا تستطيع الخلايا الكهروضوئية الزراعية التعويض عن عيوب تخزين الطاقة الضعيفة. بالمقارنة مع الكتلة الحيوية، لا يوجد حجم مماثل للتوازن البيئي الإيجابي مع تخزين الكهرباء. باختصار: ستكون الكتلة الحيوية دائمًا أرخص في تخزين الطاقة أو تخزينها من تخزين الكهرباء، وهو ما ينعكس أيضًا على التوازن البيئي. لا يكون التوازن البيئي لتخزين الكهرباء جيدًا إلا إذا تم حفظ الطاقة المستخدمة في إنتاج تخزين الكهرباء في عملية الاستخدام.

يؤدي الجمع بين وظائف الكتلة الحيوية والخلايا الكهروضوئية الزراعية وتوسيعها إلى تعزيز وزيادة الإمكانات في توليد الكهرباء الزراعية!

وبفضل وحدات الطاقة الشمسية الشفافة، تتمتع المناطق الريفية ذات الزراعة النشطة بمصدر طاقة موسع وفعال من حيث التكلفة. بمعنى آخر، للمناطق التي تمثل في الواقع تربة خصبة وقيمة للزراعة ولا يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء الكهروضوئية، مثل أنظمة المساحات المفتوحة.

ومن خلال شفافية وحدات الطاقة الشمسية الشفافة، يمكن توليد الكهرباء وفي نفس الوقت تمكين زراعة وزراعة النباتات.

يختلف الوضع بالنسبة للأنظمة التي يشار إليها أيضًا بأنظمة الهواء الطلق أو أنظمة الهواء الطلق أو حدائق الطاقة الشمسية. الشرط الأساسي لهذه الأنظمة هو أن الإدارة الزراعية المربحة غير ممكنة باستخدام هذه المناطق. وهذه هي "المناطق المحرومة" حيث من المرجح أن تؤدي ظروف الإنتاج الطبيعية الصعبة بسبب الارتفاع أو المنحدر أو الظروف المناخية أو إمكانية الوصول أو سوء نوعية التربة إلى التخلي عن الزراعة أكثر من المناطق غير المحرومة. وتنقسم المناطق المحرومة إلى مناطق جبلية ومناطق زراعية محرومة ومناطق صغيرة.

تلعب جودة التربة أو خصوبة التربة (نقاط التربة) أيضًا دورًا مهمًا هنا. يتضمن ذلك الرقم المقارن الزراعي (LVZ). وهو يمثل الربحية الزراعية أو البستانية التقريبية للمزرعة وفقًا لقانون تقييم الأراضي الزراعية الصادر في 16 أكتوبر 1934. تتضمن حسابات LVZ عوامل مثل خصوبة التربة، وظروف التربة العامة، وجودة التربة، والظروف المناخية، وري التربة.

إذا تم تقييم هذه النقاط وظروف التربة بشكل إيجابي، وبالتالي كان التصريح سلبيًا لبناء حديقة شمسية أو نظام كهروضوئي مفتوح على هذه الأرض الزراعية القابلة للاستخدام، فإن الخلايا الكهروضوئية الزراعية تصبح مثيرة للاهتمام كإجراء موسع ومعزز للإمكانات. تتيح هذه المنهجية بشكل أساسي استغلال المساحة الزراعية مرتين.

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

مناسب ل:

• الأنظمة الزراعية الكهروضوئية / AgriPV: فرصة كبيرة مع الخلايا الكهروضوئية الزراعية للزراعة وانتقال الطاقة

من خلال تسوية EEG، خلقت ألمانيا الظروف التي تمكن من بناء أنظمة AgriPV على جبهة واسعة ويمكن أيضًا تعويض الدخل. هناك حاجة أيضًا إلى إعادة التفكير هذه بشكل عاجل، حيث يمكن استخدام أكبر عدد ممكن من المجالات لمزيد من التوسع في الخلايا الكهروضوئية. وبخلاف ذلك، لا يمكن تحقيق أهداف التوسع في الطاقة الشمسية الرامية إلى تحول الطاقة في أوروبا على الإطلاق. يعد الاستخدام المزدوج للأراضي الزراعية عاملاً أساسيًا لألمانيا لتحقيق المضاعفة المرغوبة للمنشآت الكهروضوئية أربع مرات في 7 سنوات فقط إلى 215 جيجاوات بحلول عام 2030. وقد تم تركيب ما يقرب من 54 جيجاوات في السنوات الـ 25 الماضية.

الميزة الرئيسية لأنظمة AgriPV اللامركزية هي أن جزءًا كبيرًا من إنتاجها من الكهرباء غالبًا ما يستخدم محليًا، ولا يتطلب الاتصال بالشبكة عمومًا قدرًا كبيرًا من التوسع في الشبكة مثل أنظمة الفضاء المفتوح الأخرى. تم تطوير نظامين مختلفين.

كل شيء من مصدر واحد، مصمم خصيصًا لحلول الطاقة الشمسية للأنظمة الكهروضوئية الزراعية الكبيرة. يمكنك إعادة التمويل أو التمويل المضاد في المستقبل من خلال توليد الكهرباء الخاص بك.

النصائح والحلول تجدها هنا 👈🏻

المشورة والتخطيط بما في ذلك تقدير التكلفة غير الملزم. نحن نجمعك مع شركاء كهروضوئيين أقوياء.

النصائح والحلول تجدها هنا 👈🏻

نحن متمركزون في مناطق مختلفة في البلدان الناطقة باللغة الألمانية. لدينا شركاء موثوقون يقدمون لك النصائح وينفذون رغباتك.

تواصل معنا 👈🏻