المصدر:cleanenergyeconomymn.org
Agrivoltaics هو نهج ناشئ لإنتاج الطاقة الشمسية يتضمن الجمع بين الألواح الشمسية والممارسات الزراعية مثل إنتاج المحاصيل أو الرعي أو موائل الملقحات على نفس الأرض. ومن خلال دمج الألواح الشمسية مع الاستخدامات الأخرى للأراضي، تهدف الصناعات الزراعية إلى زيادة كفاءة الأراضي واستغلال الموارد إلى أقصى حد. توفر الألواح الشمسية توليد طاقة نظيفة بينما توفر في الوقت نفسه فوائد مثل الظل وتقليل تبخر الماء واعتدال درجة الحرارة للنباتات أو الحيوانات المزروعة.
ويعزز هذا النهج المبتكر إنتاج الغذاء أو الكتلة الحيوية وتوليد الطاقة النظيفة، مما يعزز العلاقة التكافلية بين الزراعة والطاقة الشمسية التي تعزز إنتاجية الأراضي وتساهم في مستقبل أكثر مرونة وربحية.
تختلف Agrivoltaics عن تصميمات الطاقة الشمسية الأخرى حيث يتم استخدام الأرض الموجودة أسفل الألواح الشمسية وحولها لغرض آخر. توفر هذه الميزة الفريدة العديد من الفوائد:
تحسين الأراضي: تسمح الصناعات الزراعية بالاستخدام الإنتاجي للأراضي من خلال الجمع بين توليد الطاقة الشمسية والأنشطة الزراعية. فهو يمكّن المزارعين من توليد طاقة نظيفة مع استخدام نفس الأرض لزراعة المحاصيل أو رعي الماشية، مما يزيد من كفاءة الأراضي وإنتاجيتها.
زيادة إنتاجية المحاصيل: إن وجود الألواح الشمسية فوق المحاصيل يوفر الظل، مما يقلل من الحرارة الزائدة والتبخر. ويساعد تأثير التظليل هذا على خلق مناخ محلي يمكنه التخفيف من التقلبات الشديدة في درجات الحرارة وفقدان المياه، مما يؤدي إلى تحسين غلات المحاصيل وتقليل الاحتياجات من المياه.
تعزيز كفاءة الموارد: إن التعايش بين الألواح الشمسية والمحاصيل يعزز كفاءة الموارد. وتلتقط الألواح الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء، بينما يقلل تأثير التظليل من الحاجة إلى الري ويحافظ على المياه.
تنويع الدخل: يمكن أن توفر الصناعات الزراعية مصادر دخل إضافية للمزارعين من خلال تمكينهم من توليد وبيع الطاقة النظيفة إلى جانب منتجاتهم الزراعية. وهذا التنويع في مصادر الدخل يمكن أن يساهم في الجدوى الاقتصادية ومرونة العمليات الزراعية.
أحد التحديات الرئيسية التي تواجه الخلايا الكهروضوئية هو أن التكلفة الأولية للأنظمة الكهروضوئية الزراعية يمكن أن تكون مكلفة لأنها غالبًا ما تحتوي على تصميمات أنظمة أكثر تعقيدًا من الألواح الشمسية التقليدية وقد تتطلب تعديلات هيكلية لجعل الاستخدام المزدوج للأراضي ممكنًا. على الرغم من توفير التكاليف على المدى الطويل، يمكن أن تكون تكلفة المعدات والبناء مرتفعة مقارنة بالزراعة التقليدية أو تركيبات الطاقة الشمسية المستقلة. وقد تعيق الحواجز المالية التبني على نطاق واسع، وخاصة بالنسبة لصغار المزارعين أو المناطق المحدودة الموارد.
هناك تحدٍ آخر، كما هو الحال مع العديد من تقنيات المرحلة المبكرة، وهو ضمان حصول المزارعين على التدريب والمساعدة الفنية والموارد التعليمية وهو أمر بالغ الأهمية للمزارعين ومصممي الأنظمة الزراعية وصانعي السياسات لفهم الفوائد المحتملة والتغلب على التحديات المرتبطة بتنفيذ مشاريع الطاقة الزراعية بشكل كامل. يتزايد الاهتمام بالخلايا الفولتية الزراعية، لذا فإن التأكد من حصول المزارعين على الموارد التي يحتاجونها لتنفيذ أنظمة الطاقة الزراعية سيكون أمرًا بالغ الأهمية للمضي قدمًا.
ويتطلب تركيب الأنظمة الزراعية إيجاد الأراضي الزراعية المناسبة تمامًا لمزارع الطاقة الشمسية والعمليات الزراعية، مع التغلب أيضًا على قيود النقل والاتصال بالشبكة وجذب المزارعين المهتمين بابتكار عملياتهم. تلبية جميع الشروط الثلاثة يمكن أن يكون تحديا.
في هذا الوقت، هناك العديد من المشاريع الزراعية في جميع أنحاء ولاية مينيسوتا، ولكن التكنولوجيا لا تزال في طور النشوء. تشتمل جميع المشاريع القائمة في ولاية مينيسوتا على موائل الملقحات أو الرعي أو مزيج من الاثنين.
تحتوي الأنظمة الزراعية الصديقة للملقحات على شجيرات وأعشاب وأزهار منتجة للرحيق أو حبوب اللقاح، والتي تجذب الملقحات مثل النحل والفراشات، أسفل الألواح الشمسية وحولها. ويمكن لهذه المشاريع أن تعزز خدمات التلقيح للمحاصيل الزراعية القريبة. يمكن أن يؤدي تحسين التلقيح إلى زيادة غلة المحاصيل وتحسين جودة الفاكهة وتعزيز إنتاج البذور، مما يفيد المزارعين. علاوة على ذلك، يمكن أن تؤدي منشآت الطاقة الشمسية التي تنشئ موائل للملقحات إلى توفير تكاليف التشغيل والصيانة بمرور الوقت بسبب الفوائد التي توفرها الملقحات لصحة النظام البيئي. تقع معظم الأنظمة الزراعية الصديقة للملقحات في ولاية مينيسوتا في النصف الجنوبي من الولاية.
تتبنى شركة Connexus Energy، ومقرها مينيسوتا، أنظمة زراعية صديقة للملقحات. يصف مقال نشرته الشركة شراكتها مع Prairie Restorations، والتي من خلالها صمموا مرجًا مزهرًا صديقًا للملقحات تحت المجموعة الشمسية في حرمها الجامعي. منذ ذلك الحين، أعطت Connexus الأولوية لإدارة الأراضي في جميع مشاريعها للطاقة الشمسية، والتي تغطي الآن أكثر من 120 فدانًا وتزرع أكثر من 15 مليون نبات محلي وصديق للملقحات.
هناك حاليًا العديد من الدراسات التي يتم إجراؤها لفهم مدى فوائد الأنظمة الزراعية الصديقة للملقحات بشكل أفضل، بما في ذلك دراسة في ولاية مينيسوتا. يجري مشروع الممارسات الشمسية المبتكرة التابع لوزارة الطاقة والمتكامل مع الاقتصادات الريفية والنظم البيئية (InSPIRE) بحثًا حول الخلايا الزراعية الصديقة للملقحات في مقاطعة أنوكا وأتواتر. وأظهرت حكومة الولاية أيضًا دعمها للأنظمة الزراعية الصديقة للملقحات.
في عام 2022، أنشأت ولاية مينيسوتا برنامج الطاقة الشمسية الصديقة للموئل، الذي يدعم إنشاء مشاريع الطاقة الشمسية الصديقة للملقحات من خلال الموارد التقنية ونماذج تقييم المشاريع.
تجمع مشاريع الرعي الزراعية بين إنتاج الطاقة الشمسية ورعي الماشية أسفل الألواح الشمسية أو بينها. إن دمج الرعي مع إنتاج الطاقة الشمسية يمكن أن يوفر مصادر دخل إضافية للمزارعين. ومن خلال استخدام الأراضي لرعي الماشية، يمكن للمزارعين تنويع أنشطتهم الزراعية مع توليد الإيرادات من إنتاج الطاقة الشمسية. إن فوائد الرعي المُدار لصحة التربة يمكن أن تؤدي أيضًا إلى توفير التكاليف على المدى الطويل للمزارعين. تقوم InSPIRE حاليًا بالبحث في مجال الرعي الزراعي في تشيساجو. كما يوفر برنامج الطاقة الشمسية الصديقة للموئل الدعم لمشاريع الرعي.
في حين أن هناك بالفعل العديد من موائل الملقحات ومنشآت الرعي الزراعية في جميع أنحاء ولاية مينيسوتا، إلا أنه لا يوجد حتى الآن أي مشاريع زراعية لإنتاج المحاصيل. يتم استخدام أكثر من 70% من الأراضي الزراعية في ولاية مينيسوتا لإنتاج الذرة وفول الصويا. تتوافق Agrivoltaics فقط مع المحاصيل التي تتحمل الظل مثل الخضروات الورقية، وتتطلب الذرة وفول الصويا ضوء الشمس الكامل لتزدهر. يعمل الباحثون في جميع أنحاء البلاد على فهم أنواع المحاصيل الأكثر توافقًا مع الخلايا الزراعية وفي أي مواقع. إنهم يبحثون أيضًا في المواقع والظروف الأكثر ملاءمة للأنظمة الصديقة للملقحات والرعي وإنتاج المحاصيل.
تتمتع Agrivoltaics بإمكانيات كبيرة للنمو باستمرار في السنوات القادمة. مع تزايد المخاوف بشأن الطاقة الشمسية واستخدام الأراضي، تقدم الصناعات الزراعية حلاً لاستخدام الأراضي المتعددة. ما يلي من شأنه أن يساعد على نمو الصناعات الزراعية في ولاية مينيسوتا:
الإطار السياسي والتنظيمي: من شأن السياسات الداعمة للزراعة أن تساعد في تسريع نموها. وقد يشمل ذلك حوافز مالية أو إعفاءات ضريبية أو منحًا للمزارعين ومطوري الطاقة الشمسية الذين يعتمدون أنظمة الطاقة الشمسية.
مشاريع البحث والتوضيح: يمكن أن يساعد إجراء مشاريع البحث والتوضيح الخاصة بالمناخ والممارسات الزراعية وأصناف المحاصيل في ولاية مينيسوتا في التحقق من جدوى وفوائد الطاقة الزراعية في ولاية مينيسوتا.
تثقيف المزارعين والمجتمع والتوعية بهم: يعد تثقيف المزارعين حول المزايا والتحديات المحتملة للزراعة الفولتية أمرًا ضروريًا. ويمكن تنظيم برامج التوعية وورش العمل والتدريب لتزويد المزارعين بالمعرفة اللازمة لاتخاذ قرار بشأن ما إذا كانوا يرغبون في تنفيذ الزراعة الفولتية. بالإضافة إلى ذلك، فإن إشراك المجتمعات المحلية ورفع مستوى الوعي حول فوائد الطاقة الزراعية يمكن أن يساعد في بناء الدعم العام لهذه المشاريع.
التعاون والشراكات: يعد التعاون بين مختلف أصحاب المصلحة أمرًا بالغ الأهمية لنمو الصناعات الزراعية في ولاية مينيسوتا. ويشمل ذلك الشراكات بين مطوري الطاقة الشمسية والمنظمات الزراعية والمؤسسات البحثية والوكالات الحكومية. يمكن أن يؤدي تبادل المعرفة والخبرة والموارد إلى تسريع تنفيذ المشاريع الزراعية.
ينخرط صناع السياسة الفيدراليون في جهد مشترك بين الحزبين لتعزيز الصناعات الزراعية في جميع أنحاء البلاد. ويهدف قانون قوة الملقحات، الذي اقترحه السيناتوران جيف ميركلي (ديمقراطي من ولاية أوريجون) وكوري بوكر (ديمقراطي من نيوجيرسي)، إلى إعطاء الأولوية لمشاريع الطاقة الشمسية التي تخلق موائل للملقحات. ويسعى قانون الأبحاث والإظهار في مجال الطاقة الزراعية، الذي طرحه السيناتور مارتن هاينريش (ديمقراطي من نيو مكسيكو) ومايك براون (جمهوري من ولاية إنديانا)، إلى تخصيص 75 مليون دولار على مدى أربع سنوات لمشاريع البحث والعرض المتعلقة بالتكنولوجيا الزراعية. وفقًا لشركة Canary Media، تهدف مشاريع القوانين هذه إلى معالجة المخاوف بشأن فقدان الأراضي الزراعية لصالح مزارع الطاقة الشمسية، مع دعم المزارعين أيضًا وتعزيز الأهداف المناخية. ستوفر مشاريع القوانين التمويل للبحث وتساعد في سد الفجوات المعرفية لتحديد مدى جدوى الزراعة الزراعية في مناطق مختلفة ومع مختلف المحاصيل أو الماشية.
ومع اكتساب الصناعات الزراعية زخمًا، فإنها ستخلق فرصًا جديدة في قطاعي الزراعة والطاقة، مما يوفر مسارًا ينسق إنتاج الغذاء وتوليد الطاقة النظيفة. ومن خلال الأبحاث المستمرة والسياسات الداعمة والجهود التعاونية، تستعد الصناعات الزراعية للحفاظ على النمو المطرد في السنوات القادمة في ولاية مينيسوتا وخارجها.