دراسة جديدة تبعث تطمينات لأوروبا في ظل أزمة الطاقة و تؤكد قدرات القارة على توليد الكهرباء من الطاقة الشمسية ب أكثر من 25 ضعف الطلب الحالي على الكهرباء فيها
وفقًا لبحث نُشر في مجلة Progress in Photovoltaics في وقت سابق من هذا العام والذي يؤكد فيه أن أوروبا لديها الامكانية في بناء و تركيب 51 تيراوات من الطاقة الشمسية الكهروضوئية المدمجة بالزراعة أو مايعرف ب agrivoltaics.
و بحسب الدراسة فإن استغلال هذه التقنية للتغلب على مشكلة كثرة المسطحات الخضراء في القارة فإنه من الممكن تركيب مايقرب من 51 تيراوات من منظومات الطاقة الشمسية وهو ما يعادل توليد 71،500 تيراوات ساعة أي قرابة 25 ضعف الطلب الحالي على الكهرباء في أوروبا.
وقد أخذ الباحثون في الاعتبار ثلاثة تصاميم لتركيب المنظومات الشمسية الزراعية المدمجة: وهي أن تكون الألواح الشمسية أحادية الوجه و بزاوية ميل ثابتة معلقة فوق الزراعة ، و ألواح شمسية أحادية المحور أحادية الوجه مزودة بأجهزة تعقب تغير زاويتها على مدار اليوم ، و ألواح شمسية ثنائية الوجه يتم تركيبها بطريقة عمودية موضوعة في صفوف تشبه السياج.
التصاميم المستخدمة في الدراسة
Image Source: Aarhus University, Progress in Photovoltaics ,Kamran Ali
واستند الباحثون في دراستهم على اختيارهم لمنظومة طاقة شمسية زراعية مدمجة في الدنمارك ثم قاموا بعملية محاكاتها و استقراءها رياضيًا لنمذجة بقية المساحات المختلفة في أوروبا. حيث توصلوا إلى أن كثافة السعة المثلى للألواح الشمسية الزراعية تصل حوالي 30 وات لكل متر مربع ، والتي تسمح بما لا يقل عن 80 ٪ من الأرض بالبقاء صالحة للاستعمال للمحاصيل.
و بحسب الدراسة فإنه قد تفاوتت احتمالية تغلغل المنظومات الشمسية الزراعية المدمجة في الأراضي الصالحة للاستخدام الزراعي من أقل من 1 ٪ في النرويج إلى ما يصل إلى 53 ٪ في الدنمارك. مع الأخذ بعين الاعتبار خطوط العرض و تأثيرها على الإشعاع الشمسي و الساعات الضوئية وإنتاج المزيد من الطاقة. وتفاوت هذه النسب بين الدول (كمايظهر في الخريطة في الأسفل) يعتمد على كثير من العوامل والتي يصعب ذكرها في هذه المقالة لكننا نتناولها بالتفصيل في البرنامج التدريبي المكثف و الأول على مستوى والوطن العربي و هو” التقييم الفني و الاقتصادي لموارد ومشاريع الطاقة المتجددة”.
وتعتبر تقنية المنظومات الشمسية الزراعية المدمجة أحد التقنيات التي تساعد في توفير الطاقة الكهربائية و وفي نفس الوقت تعزز الأمن الغذائي والحفاظ على الأراضي الزراعية. وبهذا تلعب دوراً هاماً في تعزيز مكانة أمن الغذاء والطاقة في عملية التحول الطاقوي وتشجيع قطاع الزراعة المحلي.
نسبة ملائمة استغلال منظومات الطاقة الشمسية الزراعية المدمجة حسب الأراضي المتاحة والصالحة للزراعة
Image Source: Aarhus University, Progress in Photovoltaics ,Kamran Ali
و هناك العديد من التصاميم الخاصة بهذه التقنية (كما يظهر في الرسم بالأسفل) لتوفير أكبر قدر ممكن من التمثيل الضوئي للمحاصيل و في نفس الوقت خفض تكاليف إنتاج الكهرباء. فعلى سبيل المثال تعتبر المنظومات الشمسية الزراعية المدمجة المزودة بمتتبع أحادي المحور أكثر التصاميم التي تحقق التوازن التقني المطلوب (توفير الكهرباء+ نمو النباتات) كونها تساهم في توفير أكبر قدر ممكن من الإشعاع الشمسي الذي يصل إلى الأرض بمستويات أكثر استقرارًا، كما يوفر التتبع أيضًا أعلى ناتج للكهرباء ،على الرغم من تكاليفها العالية. ويعتبر تصميم المنظومات الشمسية الزراعية المدمجة بزاوية ميل ثابته غير صالحة لجميع المحاصيل كونها تولد الظل باستمرار على مدار اليوم في الأرض الزراعية، ما يجعل ذلك ممكن على أن تؤثر على إنتاج المحاصيل الزراعية المختلفة.
رسم بياني يوضح تفاوت الإشعاع الطبيعي في الحقل الزراعي في شهر يوليو لثلاثة التصاميم المعتمدة في يوليو (الارتفاع = 2 م ، التباعد = 6 م).
Image Source: Aarhus University, Progress in Photovoltaics ,Kamran Ali
فعلى سبيل المثال تحركت الحكومة الهولندية بشكل فعال الأسبوع الماضي لحظر تركيب المنظومات الشمسية الزراعية افي الأراضي الزراعية الهولندية في خطوة أثارت الذعر بين ممثلي صناعة الطاقة الشمسية الوطنية ، مع استمرار احتجاجات المزارعين وإعلانهم عن خططهم لتقليص إنتاجية المحاصيل. ولذلك يأتي هنا دور توفير المعايير لهذه المنظومات في كل دولة حسب المحاصيل الزراعية و أنظمة وقوانين الري و الزراعية واللوائح الخاصة بها.
ولهذا السبب فإن تحقيق التوازن بين التمثيل الضوئي و تصميم وتركيب الألواح الشمسية الكهروضوئية لتحسين استخدام الأرض بشكل فعال يعتبر من أكثر الاهتمامات الأساسية في قطاع البحث و التطوير و هي أحد أهم الأمور التي نتناولها في البرنامج التدريبي. ولذللك لكل نوع من المحاصيل نحتاج إلى تصميم ومعايير مختلفة تتناسب مع الاستخدام العملي والاقتصادي الأمثل و الذي يمكن أن يحقق أكبر قدر ممكن من توليد كل من الغذاء والكهرباء في الموقع الزراعية المختار.
نموذج مبسط لإمكانيات نمو المحاصيل كدالة للإشعاع الضوئي المتوفر لثلاثة محاصيل مختلفة تسمى نباتات منخفضة ومتوسطة وعالية الطلب على الإشعاع.
Image Source: Aarhus University, Progress in Photovoltaics ,Kamran Ali
الجدير بالذكر، أنه من الممكن أن يساهم الظل الناتج عن الألواح الشمسية الكهروضوئية في المناخات الحارة (كما هو الحال في معظم البلدان العربية) في تسهيل عملية الري والاحتفاظ بالمياه من التبخر، وتعزيز النظم البيئية الأكثر حيوية تحت الألواح و الحفاظ عليها من عملية الإجهاد الحراري. ما يمكن من زيادة انتاجية بعض المحاصيل الزراعية و الموجودة أسفل الألواح أو المجاورة لها. وهو مايعد مكسب كبير لتفعيل هذه التقنية في عالمنا العربي.
مصدر الدراسة
