نشرت صحيفة نيويورك تايمز، مايو الماضي، مقالاً بقلم جابرييل بوبكين، بعنوان “هل هناك أماكن أفضل لزراعة مزارع الطاقة الشمسية الكبيرة من هذه الغابات؟”
يصف بوبكي، مشروعًا للطاقة الشمسية تبلغ مساحته 4500 فدان، تمت الموافقة عليه في ولاية فرجينيا، وسيزيل ما يقرب من 3500 فدان من الغابات، ويسأل عما إذا كان يمكن وضع مثل هذه المشاريع بدلاً من ذلك على أسطح المنازل، ومواقف السيارات والأراضي المتدهورة الأخرى. يوفر منشور المدونة هذا بعض المعلومات الإضافية والسياق لمقال بوبكين.
أولاً ، يتم حاليًا وضع نسبة صغيرة جدًا من مشاريع الطاقة الشمسية في الولايات المتحدة على أراضي الغابات، بينما يشير بوبكين بشكل صحيح إلى أن ما يقرب من 50٪ من مرافق الطاقة الشمسية، وفقًا لقياس مساحة الأرض، تقع في الصحاري، فإن التأكيد على أن “أكثر من أربعة أخماس الباقي يذهب إلى الأراضي الزراعية أو الأراضي الحرجية أو الأراضي العشبية” يتطلب سياقًا إضافيًا.
على وجه التحديد، الطاقة الشمسية لا يتم وضعها بكميات متساوية على هذه الأنواع الثلاثة من الأراضي، حيث تستضيف الأراضي الزراعية مشاريع شمسية أكثر بكثير (33٪) من الأراضي العشبية (6٪) أو الغابات (4٪)، للمقارنة، يوجد ما يقرب من 3٪ من الطاقة الشمسية حاليًا في المناطق الحضرية.
ثانيًا، بينما يشير بوبكين بشكل صحيح إلى أن الغابات، مثل المزارع الشمسية، تقدم فوائد متعلقة بتغير المناخ، فإن المقالة لا تقدم أي معلومات عن فوائد الانبعاثات النسبية للأراضي الحرجية مقابل المزارع الشمسية، تقدم الغابات فوائد هائلة لا علاقة لها بعزل الكربون، بما في ذلك من خلال العمل كموائل حرجة للنباتات والحيوانات المحلية، وتصفية مياه الشرب، ومنع التآكل ، وتوفير المنافع الخلابة والترفيهية لملايين الناس.
ومع ذلك، فيما يتعلق بالمسألة الضيقة والمهمة المتمثلة في انبعاثات ثاني أكسيد، يبدو أن فدانًا من الألواح الشمسية يعوض المزيد من الانبعاثات كل عام أكثر مما يمكن للفدان المزروع بالأشجار عزله.
وفقًا لمختبر لورانس بيركلي في الولايات المتحدة ، تنتج الطاقة الشمسية على نطاق المرافق ما بين 394 و 447 ميجاوات في الساعة لكل فدان سنويًا.
وبالتالي، فإن فدانًا من الألواح الشمسية التي تنتج كهرباء خالية من الانبعاثات توفر ما بين 267.526 إلى 303.513 رطلاً ، أو 121 إلى 138 طنًا متريًا من ثاني أكسيد الكربون سنويًا.
بالمقارنة ، وفقًا لوكالة حماية البيئة، فإن متوسط فدان من الغابات في الولايات المتحدة يعزل 0.84 طنًا متريًا من ثاني أكسيد الكربون سنويًا، وهكذا، يقلل فدان من الألواح الشمسية في فرجينيا ما يقرب من 144 إلى 166 مرة من ثاني أكسيد الكربون سنويًا أكثر من فدان من الغابات.
ماذا عن الكربون الذي ينطلق عند إزالة فدان من الغابة؟
وفقًا لوكالة حماية البيئة، يحتوي متوسط فدان من الغابات على 81 طنًا متريًا من الكربون، على الرغم من أن الرقم الدقيق يعتمد بشكل كبير على أنواع الأشجار في الغابة، يتم عزل ما يقرب من نصف هذه الكمية في التربة، حتى لو تم إطلاق كل 81 طنًا متريًا من الكربون، والتي تشتمل على 297 طنًا متريًا من ثاني أكسيد الكربون، عند التحويل إلى مزرعة شمسية، فسيتم تعويض هذه الانبعاثات في غضون 2-3 سنوات من التشغيل.
ثالثًا ، يقترح بوبكين، أن وضع مشروعات الطاقة الشمسية في الأراضي الزراعية قد يتداخل مع “استخدام واضح ومهم: زراعة الطعام”، يمكن أن تتعايش مشاريع الطاقة الشمسية مع الزراعة وتكملها، بما في ذلك عن طريق تحسين موائل الملقحات والسماح للحيوانات بالرعي بين صفوف الألواح.
وجد معهد Great Plains ، على سبيل المثال، أن “الطاقة الشمسية على نطاق المرافق يمكن أن تكون متوافقة مع الأشكال الأخرى للزراعة غير المزروعة مثل المراعي والأراضي العشبية”، بالإضافة إلى ذلك، أظهرت الأبحاث الحديثة أن زراعة المحاصيل، مثل الطماطم، بين صفوف الألواح الشمسية في المناخات الحارة والجافة قد تزيد الغلة عن طريق خلق الظل، الذي يحافظ على المياه ، ويزيد من الرطوبة ، ويخفض درجات الحرارة.
وبالمثل، قررت وزارة الزراعة والتنمية الريفية في ميشيجان، أن “وضع الهياكل لتوليد الطاقة الشمسية التجارية، يتوافق مع العمليات الزراعية،” شريطة اتخاذ تدابير معينة للحفاظ على سلامة الأراضي الزراعية في الموقع، بما في ذلك عن طريق زراعة الملقحات وغطاء الحفظ. بالإضافة إلى ذلك، فإن الدخل الذي يمكن للمزارعين تحقيقه من خلال تأجير أجزاء من أراضيهم لمشاريع الطاقة المتجددة يسمح لهم بالحفاظ على بقية أراضيهم في الإنتاج مع عزلهم ضد سنوات الحصاد المنخفضة .
علاوة على ذلك، فإن أي نقاش حول الصراع المزعوم بين الزراعة وإنتاج الطاقة يجب أن يعترف أيضًا بأن أكثر من ثلث إجمالي الذرة لا يستخدم للغذاء – أو حتى لإطعام الماشية – ولكن من أجل الطاقة.
في المجموع، تُستخدم حاليًا أكثر من 30 مليون فدان من الأراضي الزراعية، تغطي مساحة تقارب حجم لويزيانا، لزراعة الذرة لإنتاج الإيثانول، يمكن إعادة توزيع كل تلك الأراضي لإنتاج الطاقة الشمسية دون التأثير على إنتاج الغذاء.
الأهم من ذلك، أن تحويل الأرض المستخدمة حاليًا لزراعة إيثانول الذرة إلى طاقة شمسية سيزيد بشكل كبير من كمية الطاقة المنتجة على تلك الأرض.
وجد تحليل أجرته مجلة PV Magazine مؤخرًا أن تحويل الأرض المستخدمة حاليًا لإنتاج إيثانول الذرة إلى طاقة شمسية يمكن أن يلبي جميع احتياجات الكهرباء في الولايات المتحدة .
وبالمثل، وجد تحليل في المملكة المتحدة من Carbon Brief أن “هكتارًا من الألواح الشمسية يوفر ما بين 48 و 112 ضعفًا لمسافة القيادة، عند استخدامها لشحن سيارة كهربائية، مما يمكن أن توفره تلك الأرض إذا تم استخدامها لزراعة الوقود الحيوي للسيارات”.
ينتج فدان من الألواح الشمسية طاقة تزيد بنحو 40 مرة عن فدان مخصص لزراعة الذرة لإنتاج الإيثانول- وهذا دون مراعاة حقيقة أن السيارات الكهربائية تستخدم الطاقة بكفاءة أكبر من تلك التي تعمل بالغاز. سيارات:
تنتج الطاقة الشمسية ما بين 394 و447 ميجاواط ساعة لكل فدان في السنة، وفقًا لجامعة نبراسكا-لينكولن، ينتج فدان واحد من الذرة حوالي 462 جالونًا من الإيثانول .
مع محتوى حراري يبلغ 76300 وحدة حرارية بريطانية لكل جالون من الإيثانول، يحتوي 462 جالونًا من الإيثانول على 35.250.600 وحدة حرارية بريطانية.
بتطبيق عامل تحويل قياسي قدره 3412000 وحدة حرارية بريطانية لكل ميجاوات في الساعة، ينتج فدان واحد من الذرة كمية من الإيثانول تعادل 10.3 ميجاوات في الساعة.
وهكذا، ينتج فدان من الألواح الشمسية ما يقرب من 38 إلى 43 مرة من الطاقة لكل فدان أكثر من إيثانول الذرة ، حتى بافتراض إنتاج مرتفع نسبيًا لكل فدان من الذرة.
رابعًا، كما يقر بوبكين بشكل صحيح ، فإن تطوير أسطح المنازل ومواقف السيارات “عمومًا أغلى من تطوير الغابات أو الأراضي الزراعية”، لا يشرح كم هو أغلى تكلفة بناء الطاقة الشمسية على أسطح المنازل أو مواقف السيارات.
وفقًا للمختبر الأمريكي للطاقة المتجددة، يبلغ متوسط التكلفة لكل واط لتركيب مشاريع الطاقة الشمسية على الأسطح ما يقرب من 1.75 إلى 3 أضعاف تكلفة الطاقة الشمسية على نطاق المرافق، متوسط التكلفة لكل واط لنظام الطاقة الشمسية على نطاق المرافق هو 0.89 دولار، مقارنة بـ 1.56 دولار لمشروع تجاري على السطح و 2.65 دولار لمشروع سكني على السطح.
يبدو أن بناء الستائر الشمسية فوق مواقف السيارات أكثر تكلفة من الطاقة الشمسية على نطاق المرافق، استخدمت مجلة PV Magazine المنشورة الصناعية 3 دولارات لكل واط كرقم في ظهر المغلف، في حين قدرت شركة Energy Sage ، استنادًا إلى بيانات من سوق الطاقة الشمسية، أن متوسط تكلفة التركيب يبلغ 3.31 دولارًا لكل واط .
لتقديم مثال حقيقي واحد ، ستكلف مظلة شمسية 12.3 ميجاواط قيد الإنشاء 56 مليون دولار، أو 4.55 دولار لكل واط، في حين أن تكاليف بناء الستائر الشمسية قد يتم تعويضها في بعض الحالات عن طريق فرض علاوة على أماكن وقوف السيارات المظللة تحتها ، سيكون من الصعب تعويض هذه التكاليف في الأماكن التي يكون فيها موقف السيارات مجانيًا، وهذه فقط تكاليف التركيب، كما أن صيانة الوحدات الصغيرة الموزعة على نطاق واسع أكثر تكلفة من صيانة نظام كبير واحد.
في نهاية المطاف، تحقيق صافي انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من الصفر بحلول أوائل الخمسينيات من القرن الماضي للحد من ارتفاع درجة الحرارة إلى 1.5 درجة مئوية.
سيتطلب إنشاء عدد غير مسبوق من مرافق الطاقة المتجددة في وقت قصير جدًا، في هذا الوقت، لا يزال وضع مشاريع الطاقة الشمسية على أراضي الغابات أمرًا نادرًا نسبيًا؛ في الحالات النادرة التي يتم فيها وضع الطاقة الشمسية على أرض حرجية، يبدو أن هذه المشاريع تعوض عن المزيد من الانبعاثات على أساس كل فدان مما يمكن للأشجار عزله؛ 30 مليون فدان من الأراضي الزراعية التي تُستخدم حاليًا لإنتاج إيثانول الذرة يمكن أن تنتج طاقة أكبر بكثير كمزارع شمسية دون التأثير على إنتاج الغذاء؛ تظل مشاريع الطاقة الشمسية على نطاق المرافق أرخص بكثير في التركيب والصيانة من مشاريع الطاقة الشمسية على الأسطح ومواقف السيارات.
