مع توقع إضافة ملياري شخص إلى كوكب الأرض بحلول عام 2050، يلزم زيادة إنتاج الطاقة والغذاء بنسبة 47٪ و 60٪ على التوالي لتلبية الطلب.
ويزداد تفاقم المشكلة بسبب التغير المناخي الشديد، الذي يقلل من قدرة العديد من المقاطعات على تلبية احتياجات مواطنيها من الغذاء والطاقة والمياه.
يجب إيجاد توازن مع استمرار ارتفاع عدد سكان الأرض وتزايد المنافسة على هذه الموارد، مع تقدير الدراسات أن تغطية أقل من 1 ٪ من الأراضي الزراعية في العالم باستخدام الخلايا الكهروضوئية يمكن أن تولد جميع متطلبات الكهرباء الحالية في العالم، فمن المحتمل أن تكون الخلايا الزراعية هي الحل.
العالم يواجه أزمة طاقة، وغذاء وشيكة، يجب معالجتها بعناية مع حلول مستدامة في صميمها، قد تكون الخلايا الزراعية، الاستخدام المتزامن للأرض لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية (PV)، والإنتاج الزراعي، أحد الإجابات التي نبحث عنها.
الطاقة الشمسية ذات الاستخدام المزدوج
الخلايا الزراعية أو الخلايا الكهروضوئية أو الطاقة الشمسية ذات الاستخدام المزدوج هي الاستخدام المتزامن لمناطق الأرض لتوليد الطاقة الكهروضوئية الشمسية والزراعة.
الفائدة الأساسية لهذه التكنولوجيا الثورية هي أن الألواح والنباتات يمكن أن تتعايش وتفيد بعضها البعض بشكل متبادل.
عادةً ما يتم وضع الألواح على ارتفاع 7-10 أقدام (حوالي 2-3 أمتار) فوق سطح الأرض، مع بعض المسافات لتوفير مزيج من الشمس والظل للنباتات الموجودة بالأسفل.
وجدت الدراسات، أن هذا النهج يمكن أن يوفر مزايا مركبة، مثل حماية النباتات من الحرارة الزائدة، والبرودة، والأشعة فوق البنفسجية، وبالتالي زيادة إنتاجية محاصيل معينة.
مع ارتفاع درجات الحرارة العالمية مع حالة الطوارئ المناخية، يمكن أن تساعد الألواح الشمسية أيضًا في الحفاظ على إمدادات المياه العذبة عن طريق تقليل التبخر من كل من النباتات والتربة. التبخر الذي لا يزال يحدث تحت الألواح له فائدة إضافية تتمثل في تبريد الخلايا الكهروضوئية، وبالتالي زيادة إنتاج الكهرباء لأن درجة حرارة التشغيل المثلى تتراوح بين 20 درجة مئوية و 25 درجة مئوية.
على الرغم من صياغة مصطلح “الخلايا الزراعية” في عام 2011، إلا أن التكنولوجيا لا تزال في مهدها، حيث يواصل العلماء إنشاء التكوينات والمحاصيل المثلى لتحقيق أقصى قدر من الغلات وتوليد الكهرباء.
وقد لوحظت بعض الفوائد العظيمة للخلايا الزراعية في المناطق الحارة والمنكوبة بالجفاف، حيث توفر الخلايا الكهروضوئية الظل وتساعد الأرض على الاحتفاظ بفقدان المياه.
على سبيل المثال، وجدت إحدى الدراسات، أن إنتاج طماطم الكرز تضاعف،وأن الفلفل الحار تضاعف ثلاث مرات تحت الألواح الشمسية، إنها قصة مماثلة في قطعة أرض اختبارية في كينيا، مما قلل من كمية المياه اللازمة للري بنسبة 47%، ونما الملفوف بنسبة 24%.
من المهم ملاحظة أنه ليس كل المحاصيل تعمل بشكل جيد مع بعض الظل، على سبيل المثال، لا يتوافق القمح مع الخلايا الزراعية، لأن المحصول يتطلب مستويات عالية من ضوء الشمس.
إذا كانت التربة الموجودة أسفل الألواح الكهروضوئية غير مناسبة لنمو النبات، فيمكن للأغنام أو المواشي الصغيرة الأخرى رعي المراعي أدناه واستخدام الألواح للحماية من الطقس، مع السماح بالاستخدام المزدوج.
العيوب للخلايا الزراعية
العيب الرئيسي للخلايا الزراعية هو التكلفة العالية المطلوبة مقدما، بالمقارنة مع الأنظمة الكهروضوئية التقليدية المثبتة على السقف، تتطلب أنظمة الطاقة الشمسية ذات الاستخدام المزدوج أنظمة تركيب أكبر، وأكثر تعقيدًا، والتي يمكن أن تكلف ما يصل إلى ثلاثة أضعاف تكلفة تركيب الألواح الكهروضوئية ذات السقف المسطح.
علاوة على ذلك، هناك حاجة إلى أساسات فولاذية أعمق، لكي توفر الخلايا الكهروضوئية الاستقرار والمرونة في الظروف الجوية السيئة؛ انبعاثات الكربون المتجسد المرتبطة بذلك عالية.
بعض الشركات بدأت في العمل على استخدام هذا النموذج لمزيد من الطاقة المتجددة ومزيدا من الغذاء مع استخدام كميات أقل من المياه، مما يعزز أمن هذه الموارد الطبيعية الثلاثة، ويوفر فرصة نادرة لتآزر حقيقي.
