كيف يمكن أن يؤدي تظليل المحاصيل باستخدام الألواح الشمسية إلى تحسين الزراعة وخفض تكاليف الغذاء وتقليل الانبعاثات

إذا كنت قد عشت في منزل به ترامبولين في الفناء الخلفي ، فربما تكون قد لاحظت نمو العشب الطويل بشكل غير معقول تحته. وذلك لأن العديد من المحاصيل ، بما في ذلك هذه الأعشاب ، تنمو بشكل أفضل بالفعل عندما تكون محمية من الشمس ، إلى حد ما.

وبينما ينمو العشب الموجود تحت الترامبولين من تلقاء نفسه ، فإن الباحثين في مجال التكنولوجيا الكهروضوئية الشمسية – المكونة من الخلايا الشمسية التي تحول ضوء الشمس مباشرة إلى كهرباء – يعملون على تظليل أراضي المحاصيل الكبيرة باستخدام الألواح الشمسية – عن قصد.

تسمى هذه الممارسة لزراعة المحاصيل في الظلال المحمية للألواح الشمسية الزراعة الزراعية. وهذا يحدث هنا في كندا.

يمكن أن تساعد هذه الزراعة الفلطائية في تلبية احتياجات كندا من الغذاء والطاقة وتقليل اعتمادها على الوقود الأحفوري وانبعاثات غازات الاحتباس الحراري في المستقبل.

عندما يساوي الظل الحماية

وجدت ورقتنا المنشورة مؤخرًا أن كندا لديها إمكانات زراعية هائلة لأنها قوة زراعية عالمية – حيث حددت أهداف تصدير الأغذية التي تنتجها كندا بنحو 75 مليار دولار بحلول عام 2025.

لقد ثبت بالفعل أن العديد من المحاصيل المزروعة هنا ، بما في ذلك الذرة والخس والبطاطس والطماطم والقمح وعشب المراعي ، تزداد مع الخلايا الزراعية.

أظهرت الدراسات من جميع أنحاء العالم زيادة غلة المحاصيل عندما تكون المحاصيل مظللة جزئيًا بألواح شمسية. هذه الزيادات في الغلة ممكنة بسبب المناخ المحلي الذي تم إنشاؤه أسفل الألواح الشمسية التي تحافظ على المياه وتحمي النباتات من الشمس الزائدة والرياح والبرد وتآكل التربة. هذا يجعل المزيد من الطعام لكل فدان ، ويمكن أن يساعد في خفض أسعار المواد الغذائية.

ومع انخفاض تكاليف الطاقة الشمسية ، تقوم الدول في جميع أنحاء العالم بتركيب أنظمة فلطائية زراعية وتعويض حرق الوقود الأحفوري من خلال إنتاج المزيد من الطاقة المتجددة بشكل مربح.

تتجه الزراعة الشمسية الآن على مستوى العالم

قامت الصناعات الزراعية في أوروبا وآسيا والولايات المتحدة بتوسيع مزارعها الزراعية بقوة بدعم شعبي واسع.

في أوروبا ، يتم وضع الألواح الشمسية على أنواع مختلفة من المحاصيل ، بما في ذلك أشجار الفاكهة. وفي الوقت نفسه ، في الصين ، تُستخدم الخلايا الزراعية لعكس اتجاه التصحر الذي يستخدم حرفيًا الألواح الشمسية لتخضير الصحارى السابقة.

في الولايات المتحدة ، أظهرت دراسات العلوم الاجتماعية أن صناعة الخلايا الكهروضوئية ، يتطلع المزارعون وعامة الناس بحماس إلى تنفيذ مثل هذه المشاريع.

تظهر الدراسات الاستقصائية في المناطق الريفية بالولايات المتحدة ، من ميتشجان إلى تكساس ، أن 81.8 في المائة من المستجيبين سيكونون أكثر ميلًا لدعم تطوير الطاقة الشمسية في مجتمعاتهم إذا دمجت الزراعة. يحب سكان الريف بشكل عام فكرة الحفاظ على الوظائف الزراعية ، وزيادة الإيرادات من بيع الطاقة وحقيقة أنها يمكن أن توفر مصدر دخل مستمر. ويعتقدون أنه يمكن أن يكون بمثابة حاجز ضد التضخم ومواسم النمو السيئة.

حان الوقت لتوسيع مزارع الطاقة الشمسية الكندية

في كندا ، تم تطبيق الخلايا الزراعية بشكل أساسي في مزارع الطاقة الشمسية التقليدية واستخدمها الرعاة وأغنامهم. بينما يتقاضى الرعاة رواتبهم مقابل قطع العشب في المزارع الشمسية ، تستخدم الأغنام العشب والمراعي تحت الألواح الشمسية للتظليل والرعي. توجد الخلايا الزراعية القائمة على الأغنام في جميع أنحاء كندا.

وجد تحليل دورة حياة الخلايا الزراعية ، الذي يقيم تأثيرها من مفهومها إلى الاستخدام ، أن هذه المزارع المغطاة بالطاقة الشمسية تنبعث منها 69.3 في المائة أقل من غازات الدفيئة وتطلب 82.9 في المائة أقل من الطاقة الأحفورية مقارنة بمزارع الغذاء المنفصلة والإنتاج القائم على المزارع الشمسية .

هذا شيء عظيم ، ولكن لكي تظل كندا قادرة على المنافسة مع المنتجين الزراعيين الرئيسيين الآخرين ، تحتاج كندا إلى بدء الزراعة على نطاق واسع في ظل الألواح الشمسية. سيمكن هذا من إنتاج العديد من المحاصيل التي من المعروف أنها تزيد الغلة عند تغطيتها.

وتشمل الخضروات مثل البروكلي والكرفس والفلفل والخس والسبانخ والطماطم وكذلك المحاصيل الحقلية مثل البطاطس والذرة والقمح.

إن تبني الخلايا الزراعية في كندا بجدية من شأنه أن يسقط استخدام الوقود الأحفوري تمامًا. أقل من واحد في المائة من الأراضي الكندية ستكون كافية لدعم أكثر من 25 في المائة من احتياجات الطاقة الكهربائية للبلاد باستخدام هذا النظام.

وهذا بدوره يمكن أن يساعد الأمة على الوفاء بالتزامها بالحد من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري من خلال زيادة الحصة غير المنبعثة من توليد الكهرباء إلى 90 في المائة بحلول عام 2030.

مزارع الطاقة الشمسية الزراعية تفوق الطلب على الكهرباء

تفوق إمكانات إنتاج الطاقة الشمسية القائمة على الطاقة الشمسية في كندا بكثير الطلب الحالي على الكهرباء. يمكن استخدام هذه الطاقة الشمسية لكهربة النقل والتدفئة وإزالة الكربون منه ، وتوسيع الفرص الاقتصادية من خلال تشغيل قطاع الحوسبة المزدهر وتصدير الكهرباء الخضراء إلى الولايات المتحدة للمساعدة في القضاء على اعتمادها على الوقود الأحفوري أيضًا.

يمكن أيضًا تخزين الكهرباء التي تنتجها المزارع الكهروضوئية عن طريق شحن المركبات الكهربائية وكذلك إنتاج الهيدروجين ، مما يفيد النقل. يمكن للطاقة الشمسية بالفعل تلبية متطلبات التدفئة المنزلية في أونتاريو بشكل مربح عن طريق استبدال أفران الغاز الطبيعي بمضخات حرارية تعمل بالطاقة الشمسية.

أخيرًا ، يمكن استخدام أي كهرباء فلطائية زراعية إضافية لتشغيل مرافق الحوسبة وعمال مناجم العملات المشفرة بربح ، وربما يتم تصديرها إلى الولايات المتحدة لمساعدتهم على تنظيف شبكتهم الأكثر قذارة. وهذا من شأنه أن يساعد في زيادة الفائض التجاري بالإضافة إلى الفوائد الصحية والبيئية لتقليل التلوث الأمريكي الذي ينتشر عبر الحدود.

عندما تفوق الفوائد التكاليف

على الرغم من الفوائد العديدة للزراعة الفلطائية الزراعية ، إلا أن هناك بعض العوائق التي تحول دون توزيعها في كندا. هناك لوائح حسنة النية تعيق عودة هذه المزارع.

في أونتاريو على سبيل المثال ، لا يمكنك تركيب الطاقة الشمسية في الحزام الأخضر بسبب قانون حماية المزارع. ظهرت قضايا مماثلة في ألبرتا في كراون لاند.

في الأيام الخوالي كان ذلك منطقيًا. لم نكن نريد تكرار الإخفاق الأمريكي في رفع أسعار الغذاء لمحاصيل الطاقة. نحن نعلم الآن أنه باستخدام الخلايا الكهروضوئية يمكننا الحصول على المزيد من الغذاء أثناء استخدام تكنولوجيا الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء.

القضية الرئيسية الأخرى التي تعيق عودة الخلايا الزراعية هي تكاليف رأس المال. تمتلك Agrivoltaics تكلفة رأس مال أعلى بكثير لكل فدان مما اعتاد المزارعون عليه ، لكن الإيرادات أعلى بكثير. لذلك ، على الرغم من أنها مربحة ، يصعب على المزارعين تنفيذ أنظمة زراعية كبيرة بمفردهم.

هذا يعني أننا بحاجة إلى طرق جديدة للتمويل وشراكات جديدة ونماذج أعمال جديدة لمساعدة كندا على الاستفادة من الفوائد الاستراتيجية للخلايا الزراعية لمزارعينا والدولة.