الطاقة الشمسية الزراعية

يُعد استخدام الطاقة المتجددة أمرًا ضروريًا لتقليل انبعاثات الغازات الدفيئة وتحقيق هدف خفض الانبعاثات الذي تسعى إليه دول العالم. ومن بين هذه التقنيات، تعد الطاقة الشمسية سواءً أكانت الطاقة الكهروضوئية أم الحرارية، مصدر الطاقة المتجددة الواعد. لقد تطورت تقنيات الخلايا الكهروضوئية بشكل متسارع، ما أدى إلى تحسُّن كفاءة الطاقة الشمسية الكهروضوئية في السنوات الأخيرة وانخفاض تكلفة إنتاج الوحدات الكهروضوئية بصورة ملحوظة.

ومع ذلك، هناك عائقان كبيران ربما يعيقان استخدام وانتشار الطاقة الشمسية الكهروضوئية على نطاق واسع في محاولة لاستبدال الطاقة التقليدية وهما: تخزين الطاقة وتوافر الأراضي المتاحة لتركيب الألواح الكهروضوئية. وعلى الرغم من أن بلدانًا مثل الصين والولايات المتحدة لديها مناطق شاسعة ذات كثافة سكانية منخفضة وموارد شمسية وفيرة، فإن هناك صعوبات فنية وتكاليف متزايدة في نقل الكهرباء الكهروضوئية الشمسية إلى المناطق ذات الكثافة السكانية العالية والمتقدمة صناعيًا، ولذلك أصبح استخدام الأراضي الزراعية لتركيب الطاقة الكهروضوئية الشمسية في المناطق المكتظة بالسكان أمرا شائعا.

يسمح استخدام الطاقة الشمسية مع قطاع الزراعة وتكيفهما معا لبلدان العالم في حصاد طاقة الشمس مرتين وتخفيف الإجهاد المائي واستخدام الأراضي بشكل تنافسي مع تعزيز الأمن الغذائي لعدد السكان الذي يتزايد بسرعة. ويسمي بعضهم تناغم الطاقة الشمسية مع الزراعة بالطاقة الشمسية الزراعية أو الخلايا الكهروضوئية الزراعية أو المعروفة عالميا بـAgrivoltaics.

تتيح الطاقة الشمسية الزراعية في الاستخدام المزدوج للأراضي من أجل الحصاد الزراعي وإنتاج الطاقة الشمسية معًا، وتــمَّ ابتكار هذه التقنية من قبل أدولف جويتزبيرجر وزميله أرمين زاسترو في 1981، ووصلت القدرة العالمية المُركَّبة للطاقة الشمسية الزراعية إلى ما نحو 14 جيجا وات في 2021. وتشمل الطاقة الشمسية الزراعية طرقًا متعددة للجمع بين الزراعة والطاقة الكهروضوئية وفقًا للنشاط الزراعي، بما في ذلك النباتات والماشية والدفيئات (الخيام) الزراعية ودعم الملقحات.

ونظرا إلى أن ضوء الشمس مشترك بين الطاقة الشمسية والزراعة، لذا يتطلب تصميم النظام في ضبط الأهداف الإستراتيجية بين تحسين إنتاجية وجودة المحاصيل وإنتاج الطاقة الشمسية، على الرغم من أن بعض المحاصيل قد تستفيد من ظل أبراج الخلايا الكهروضوئية الشمسية. وتعد الطاقة الشمسية الزراعية ممارسة مؤكدة على الصعيد العالمي، وهناك مشاريع تجريبية بتمويل من الاتحاد الأوروبي ووكالات الأمم المتحدة في الجزائر والمغرب وتونس ومصر والأردن، لتقييم التوافق والكفاءة والفعالية والربحية لإنتاج الطاقة الشمسية والإنتاج الزراعي.

وبالتأكيد لا يمكن نشر الخلايا الشمسية إلا من خلال الالتزام السياسي من الحكومات والمؤسسات. لقد أعلنت دول مثل فرنسا وكوريا وألمانيا واليابان اهتمامها السياسي بالطاقة الشمسية الزراعية، موضحة فوائدها في المشاركة في مواقع توليد الطاقة الشمسية مع إنتاج المحاصيل.

وفقا لأحدث التقارير، فهناك عديد من المحاصيل المناسبة مع تطور الطاقة الشمسية الزراعية، وتشمل البنجر والبطاطس والفجل والطماطم والفلفل والجزر والفراولة والتوت البري والخضروات الورقية مثل السبانخ والخس.
وما قد قيل من محاسن ومزايا رائعة لتقنيات الطاقة الشمسية الزراعية، فقد لوحظ في تشيلي آثار التلوث من نتائج الطاقة الشمسية الزراعية.

حيث أظهرت النتائج لدراسة حالة عملت حديثًا من تأثير التلوث في توليد الطاقة وبالتالي انعكاس ذلك على الجدوى الاقتصادية لنظم الطاقة الشمسية الزراعية. ويظل التحدي الأكبر الذي تواجهه الطاقة الشمسية الزراعية في ضمان إنتاجية كافية من المحاصيل تحت الألواح الكهروضوئية، لأن المنطقة المظللة بالأسفل تتلقى نظريا 20 % فقط من الطاقة الشمسية خلال يوم صافٍ، وعادة ما يكون هذا المستوى من طاقة الإشعاع الشمسي غير كاف لمعظم المحاصيل، الأمر الذي ربما يؤدي إلى انخفاض الإنتاج الزراعي وجودته.