کشاورزی (Agrivoltaics) با برق خورشیدی

کاربرد برق خورشیدی در کشاورزی

در بیشتر کشورها، دشت‌های مسطح جهت احداث نیروگاه‌های خورشیدی که نزدیک به مراکز جمعیتی و مصرف انرژی باشند عمدتاً با کاربری زراعی و باغی بوده و امکان تغییر کاربری جهت ایجاد مزارع خورشیدی در این دسته از اراضی بجهت منع قانونی برای حفاظت از آن‌ها و ممانعت از محدود کردن پتانسیل تولید مواد غذایی وجود نداشته است.

تا سالهای قبل، نگرش رایج این بود که، یک قطعه زمین مناسب یا می‌تواند کاربری زراعی داشته باشد و یا می‌تواند برای تولید انرژی و استقرار مزارع انرژی خورشیدی بکار گرفته شود، اما نمیتواند برای هر دو هدف به‌صورت همزمان به کار گرفته شود.

استفاده دوگانه زمین برای تولید محصول کشاورزی و انرژی

این نگرش در سال 1981 توسط آدولف گتزبرگر و آرمین زاسترو به‌عنوان نخستین کسانی که پیشنهاد استفاده دوگانه از زمین‌های زراعی برای تولید همزمان انرژی خورشیدی و محصولات کشاورزی، جهت افرایش بهره‌وری از زمین و تولید نهایی را دادند به چالش کشیده شد.

سپس در سال 2004 یک مهندس ژاپنی بنام ناگاشیما با ابداع سیستمی ابتکاری بنام “ترکیب پنل‌های خورشیدی با مزارع کشاورزی” عملاً نگرش قبلی را رد کرد. اساس کار این بود که او دریافت که از نقطه اشباع نور، افزایش سطح نور خورشید باعث افزایش بیشتر نرخ فتوسنتز نمی‌شود. ناگاشیما پایلوت‌های اولیه را در کشور ژاپن در سال 2004 اجرا و توسعه داد.

ربات کشاورزی خورشیدی

این ربات با چهار پنل خورشیدی نیرو می گیرد و وظیفه آن حذف علف های هرز است که به صورت 24 ساعت بدون توقف کار میکند ….

سیستم آگری ولتائیک چیست؟

اصطلاح آگری ولتائیک “Agrivoltaics” برای اولین بار در یک مقاله در سال 2011 استفاده شد. سیستم آگری ولتائیک در مناطقی که افزایش راندمان مصرف آب در بخش کشاورزی ضروری است می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. در تحقیقاتی که بر روی سطوح تبخیر در محصولات مقاوم به سایه مانند خیار و کاهو آبیاری شده، تحت پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک انجام شد، کاهش تبخیر به میزان 14 تا 29 درصد ثبت گردید.

سیستم آگری ولتائیک برای گیاهانی که مقاوم به سایه‌اندازی هستند، بهترین نتیجه را در بردارد. شبیه‌سازی انجام‌شده توسط دوپراز و همکاران نشان داد که در سیستم آگری ولتائیک پتانسیل بهره‌وری زمین به میزان 60 تا 70٪ افزایش یافته است. علاوه بر این، دینش و همکاران دریافتند که ارزش برق خورشیدی تولیدی به همراه ارزش محصولات زراعی تولیدشده، موجب افزایش بیش از 30 درصدی ارزش اقتصادی مزارع در مقایسه با سیستم کشاورزی مدرن می‌شود.

اشتراک‌گذاری خورشیدی

کشاورزان ژاپنی در حال بهره‌برداری از فرصت‌های جدید برای تولید برق در مزارع، همزمان با تولید محصولات کشاورزی خود هستند. در ماه آوریل 2013، وزارت زراعت، جنگلداری و شیلات (MAFF) ژاپن استقرار سیستم خورشیدی PV را در مزارع کشاورزی تحت عنوان «اشتراک‌گذاری خورشید » تایید کرد، عملی که قبلاً تحت قانون حمایت از زمین‌های کشاورزی ممنوع اعلام شده بود، صرف‌نظر از اینکه زمین در حال تولید یا بایر بوده باشد.

بر اساس دستورالعمل‌های MAFF، سیستم به‌گونه‌یی طراحی شده است که اجازه می‌دهد سطح مناسبی از نور خورشید به گیاهان زراعی تابیده شده و فضای کافی برای فعالیت ماشین‌آلات کشاورزی وجود داشته باشد. کل سازه در صورت لزوم به‌راحتی قابل برچیده شدن و جابه‌جایی بوده بدون آنکه پایه‌های سیمانی در سطح مزرعه باقی بمانند. سیستم PV که آکیرا ناگاشیما طراحی کرد، با وجود نداشتن پایه‌های بتنی به‌طور قابل‌ملاحظه‌یی در مقابل زلزله و باد مقاوم است.

استفاده محدود از انرژی خورشیدی در کشاورزی

در مورد وضعیت استفاده از انرژی خورشیدی در صنعت کشاورزی ایران نیز باید گفت: استفاده از انرژی خورشیدی در صنعت کشاورزی ایران چندان قابل توجه نیست و در موارد محدودی در گلخانه ها، واحدهای دامداری، مرغداری ها و عشایر و زنبورداران از برق یا حرارت خورشیدی استفاده می شود. در مواردی نیز در منازل مسکونی روستاییان کشاورز از آبگرمکن های خورشیدی استفاده می شود؛ «البته تحقیقات ارزشمندی در دانشگاه ها و مراکز تحقیقاتی مرتبط با کشاورزی صورت گرفته است؛ لیکن بخش عمده ای از این تحقیقات به سطح تجاری و کاربردی راه پیدا نکرده اند».

قیمت بالای بعضی فناوری های استفاده از انرژی خورشیدی، یکی از دلایل عدم استفاده از این مهم است. البته مقایسه قیمت باید با در نظر گرفتن عوامل مختلف صورت گیرد و نمی توان در این خصوص یک نظر کلی ارائه کرد.

اقدامات پیشنهادی جهت بهره گیری از برق خورشیدی در کشاورزی

برنامه ریزی برای کاهش مصرف انرژی و آب در کشاورزی در کنار پرداختن به انرژی خورشیدی، لزوم تدوین نقشه راه استفاده از انرژی خورشیدی در بخش های مختلف؛ از جمله کشاورزی، ایجاد همسویی بین وزارتخانه ها و سازمان های مسئول برای ایجاد هم افزایی و جلوگیری از کارهای موازی و بی نتیجه، شفاف تر کردن پروژه هایی از قبیل طرح برق دار کردن چاه های آب کشاورزی و … برای استفاده عموم، آموزش و آگاه سازی کاربردی از جمله اقداماتی است که دولت می تواند انجام دهد.

✅کلام آخر:

ساخت نیروگاه‌های کوچک اشتراک انرژی خورشیدی می‌تواند بخشی از یک راه‌حل پایدار برای برخی مشکلات ناشی از خشکسالی در کشور باشد. ایده کشت همزمان محصولات کشاورزی و تولید برق خورشیدی در مزارع کشاورزی به دلایلی که گفته شد، بایستی به‌صورت جدی در وزارتخانه‌های نیرو و جهاد کشاورزی و مجلس شورای اسلامی مطرح و مورد بررسی قرار گیرد، ایده‌یی که در کشورهای مختلف جهان مطرح، آزمایش و اجرا شده است.

در کشور ما ایران این ایده به لحاظ محدودیت‌های منابع آبی و لزوم آینده‌نگری در جهت حفظ انگیزه و اشتغال بهره‌برداران بخش کشاورزی برای ماندن در روستاها و تجدید حیات‌بخش کشاورزی برای نسل‌های آینده، اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. از آنجایی که وزارت نیرو در نظر دارد در راستای اجرای تعهدات کشور در توافقنامه پاریس و اسناد بالادستی کشور از جمله برنامه ششم توسعه، در 5 سال آینده میزان تولید برق از انرژی‌های تجدیدپذیر در کشور را به حدود 5000 مگاوات و سهم انرژی‌های پاک (با احتساب انرژی برق‌آبی) در سبد انرژی کشور را تا پایان برنامه ششم به 26 هزار مگاوات برساند.

سوالات متداول پیرامون کاربرد برق خورشیدی در کشاورزی