چرا کشاورزان محصولات را با پنل های خورشیدی جفت می کنند؟

به طور سنتی، مزارع پانل های خورشیدی ساکت هستند - به جز زمزمه ضعیف اینورتر. اما تقریبا از هر ده مزرعه خورشیدی آمریکا، یکی از مزارع خورشیدی، صدای جدیدی در مزارع می‌پیچد: baaaa.

اجازه دادن به گوسفندان در زیر پنل‌های خورشیدی تنها یکی از بسیاری از اشکال استراتژی رو به رشدی به نام agrivoltaics است که در آن محصولات کشاورزی رشد می‌کنند یا دام‌ها در کنار زیرساخت‌های انرژی تجدیدپذیر چرا می‌کنند.

این نه تنها برای حیوانات، که سایه بیشتری می گیرند، سودمند است. این پانل ها همچنین می توانند محصولات را در برابر عناصر محافظت کنند و همچنین آب را به سمت آنها هدایت کنند و شرایط خنک تر و میرایی ایجاد کنند که حتی عملکرد را افزایش می دهد.

و حتی خود پنل‌های خورشیدی نیز تمایل دارند به خوبی به این همزیستی پاسخ دهند - چون هر چه خنک‌تر باشند، برق بیشتری به ازای هر وات نور خورشید تولید می‌کنند.

کارل برناچی، استاد زیست‌شناسی گیاهی و علوم زراعی در دانشگاه ایلینوی اوربانا-شامپین، به دویچه وله گفت: «داشتن بتن یا چیزی در زیر صفحات خورشیدی - بازدهی کمتری نسبت به گیاهانی که در سطح زمین در حال تعرق و خنک شدن هستند، خواهید داشت.

در حالی که پتانسیل بسیار زیاد است، به خصوص که تغییرات آب و هوایی فشار گرمایی هر چه بیشتر بر کشاورزی وارد می کند، این عمل هنوز در مراحل ابتدایی است. در اروپا، اگر agrivoltaics تنها در 1٪ از زمین های کشاورزی موجود اجرا شود، این قاره می تواند از اهداف انرژی خورشیدی خود برای سال 2030 فراتر رود.

اما جذب آهسته بوده است: agrivoltaics تنها 18.4 گیگاوات انرژی در سراسر جهان تا اواسط سال 2025 نشان می دهد که کمتر از 1٪ از ظرفیت خورشیدی جهان است.

ایده ی agrivoltaics به سال 1981 برمی گردد، زمانی که دو دانشمند آلمانی مقاله ای با عنوان "Kartoffeln unter dem Kollektor" (یا "سیب زمینی زیر کلکسیونر") منتشر کردند. اما اولین پروژه آزمایشی تا سال 2004 در ژاپن آغاز نشد، کشوری با محدودیت زمین، جایی که نگرانی خاصی در مورد تعادل استقرار خورشیدی و حفاظت از زمین های کشاورزی وجود دارد.

سه نوع اصلی agrivoltaics وجود دارد: افقی، جایی که پانل ها مستقیما به آسمان نگاه می کنند، عمودی، جایی که در ردیف های بزرگ، عمود بر زمین قرار می گیرند، و یکپارچه، اغلب در بالای گلخانه ها نصب می شوند.

تحقیقات نشان می‌دهد که محصولات مقاوم در برابر سایه مفید هستند. این شامل انواع توت‌ها، انگور و گوجه‌فرنگی می‌شود - که در آن قاب‌های فولادی پانل‌ها اغلب به‌عنوان پرده‌ها عمل می‌کنند - و همچنین هلو و فلفل.

این پانل‌ها همچنین می‌توانند از تبخیر کامل آب جلوگیری کنند و یک میکروکلیم مرطوب‌تر ایجاد کنند که به نفع خاک است - اگرچه رطوبت یک شمشیر دو لبه است که گاهی باعث بیماری گیاهی می‌شود.

گوسفندها همچنین ثابت کرده اند که همتای خوبی هستند. در مقایسه با گاو یا بز، مدیریت آنها در اطراف زیرساخت های خورشیدی آسان تر است، احتمال آسیب رساندن به تجهیزات کمتر است و به اندازه کافی کوچک هستند که به راحتی در زیر پانل ها قرار گیرند. این عمل مزایای پایداری دیگری نیز دارد: کود گوسفندی خاک را بارور می‌کند و مکان‌ها به علف‌کش کمتری نیاز دارند.

کینزر گفت: "اگر به صنعت گوسفند نگاه کنیم، این یک تغییر پارادایم واقعی برای آنها بوده است، جایی که به جای پرداخت هزینه برای اجاره زمین برای چرای حیواناتشان - اکنون آنها در واقع برای چرا کردن حقوق می گیرند." بنابراین، اقتصاد را به طور کامل روی سر خود قرار می دهد و یک فرصت بزرگ برای صنعت گوسفند است، که واقعا از زمان جنگ جهانی دوم در ایالات متحده تقریبا با مشکل مواجه است.

Agrivoltaics در یک تقاطع نادر از کاهش آب و هوا (کاهش انتشار گازهای گلخانه ای) و سازگاری (تطبیق با یک سیاره در حال گرم شدن) قرار دارند.

کینزر گفت: «این هر دو است، که تا آنجا که راه‌حل‌های آب و هوایی منحصر به فرد است.

این عمل یک پاسخ به جایی که پانل‌های خورشیدی می‌توانند بروند ارائه می‌کند، به تولید انرژی ارزان‌تر و کارآمدتر کمک می‌کند، در حالی که به محصولاتی که ممکن است به دلیل افزایش دما یا آب‌وهوا فرار با مشکل مواجه شوند، سود می‌رساند.

محققان در مقاله‌ای در ژورنال برای مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم (PNAS) می‌نویسند، تحقیقات نشان می‌دهد که تغییرات آب‌وهوایی تنها باعث خشک‌تر شدن مناطق می‌شود، «مناطقی را گسترش می‌دهد که در آن‌های agrivoltaics می‌توانند جریمه‌های محصول را کاهش دهند (حتی افزایش عملکرد) و سودآوری کلی را بهبود بخشند.

یک جریان با درآمد دوگانه همچنین می تواند به کشاورزان بیمه ای ارائه دهد اگر دما یا آب و هوا باعث از بین رفتن کاشت یک فصل شود.

کینزر می‌گوید: «برای افرادی که به آب و هوا وابسته هستند، داشتن آن درآمد بسیار زیاد است.

برای مشاهده این ویدیو لطفا جاوا اسکریپت را فعال کنید و به مرورگر وب که از ویدیوی HTML5 پشتیبانی می کند ارتقا دهید.

برناکی گفت: «در تئوری، این یک سناریوی برد-برد است. اما البته، با هر فناوری، همیشه اخطارها و مسائلی وجود دارد."

یکی از دلایل این است که agrivoltaics در همه جا کار نمی کنند. در غرب خشک آمریکا، جایی که تنش گرمایی و آب در دسترس کمتر می‌تواند محصولات را تهدید کند، عملکرد ثابت ماند یا حتی در زیر پانل‌ها افزایش یافت. از سوی دیگر، در غرب میانه مرطوب، سایه‌های پانل فتوسنتز را محدود کرد و منجر به کاهش عملکرد ذرت و سویا شد.

برای محصولات نقدی که حاشیه سود بسیار کمی وجود دارد، حتی کاهش جزئی در عملکرد برای بسیاری از کشاورزان ممنوع است.

سپس هزینه وجود دارد. برای تولیدکنندگان خورشیدی، هر اینچ اضافه شده به نصب پانل‌های بالاتر به معنای هزینه‌های بیشتر نیروی کار و فولاد است. و کشاورزان ممکن است نیاز به پیدا کردن تجهیزات جدید یا تغییر روش ها برای انطباق با یک سیستم جدید داشته باشند.

کینزر که با کشاورزان در سرتاسر ایالات متحده کار می کند تا ببیند چگونه agrivoltaics به کار گرفته می شود، گفت: "کشاورزان می خواهند از کشاورزان دیگر بیاموزند." "آنها می خواهند از افرادی که این کار را انجام می دهند بشنوند. و بنابراین کمی مشکل مرغ و تخم مرغ برای کشاورزان وجود دارد: در بیشتر موارد، آنها نمی توانند به آن طرف خیابان یا شهرستان بعدی بروند و پروژه ای مانند این را ببینند و با کشاورزانی که آن را انجام می دهند صحبت کنند."

ردپای زمین انرژی خورشیدی آن را در جوامع خاصی بحث‌برانگیز کرده است - برخی از انجمن‌های کشاورزی به تبدیل زمین‌های کشاورزی به هکتار از پنل‌های خورشیدی اعتراض کرده‌اند و استدلال می‌کنند که اعضای آن‌ها کشاورز نیستند و در عوض تولیدکننده انرژی می‌شوند.

این تنش agrivoltaics کمک می کند تا برای رسیدگی به .

یک نظرسنجی نشان داد که بیش از 80 درصد آمریکایی‌ها به احتمال زیاد از توسعه خورشیدی در جامعه خود حمایت می‌کنند، در صورتی که امکان تولید مشترک انرژی و کشاورزی فراهم شود - حدود 10 درصد بیشتر از آنهایی که به طور کلی از توسعه خورشیدی حمایت می‌کنند.

برناچی گفت: "این تضاد فرهنگی بین کشاورزانی که می خواهند کشاورزی کنند و شرکت های خورشیدی که می خواهند برق تولید کنند وجود دارد." و agrivoltaics واقعا خود را به عنوان یک حد وسط محاسبه می کند.