نموذج جديد لتقدير المساحة الصالحة للزراعة في محطات الطاقة الكهروضوئية.. الجمع بين الإنتاج الزراعي والطاقة الشمسية

يعد الصراع بين استخدام الأراضي للطاقة المستدامة مقابل الإنتاج الزراعي موضوعًا ساخنًا ينعكس في المنتجات الثقافية، وكذلك في الأبحاث.

قام فريق من جامعة قرطبة بتطوير منهجية تحدد المساحة القابلة للزراعة بين الوحدات الكهروضوئية ذات المحورين، بهدف تشجيع تحويل المصانع الحالية إلى الإنتاج الزراعي.

في Alcarras de Carla Simón، تلمح عائلة Solé إلى نهاية مزرعة الخوخ التقليدية التي لم تكن مربحة جدًا بسبب وصول الألواح الشمسية.

يتم تقديم الطاقة الزراعية، والتي يتم تعريفها على أنها الاستخدام المشترك للأرض للإنتاج الزراعي والكهروضوئي،

كاستراتيجية لحل هذا الصراع، وتسعى مجموعة أبحاث TEP215-فيزياء الطاقات المتجددة في جامعة قرطبة إلى الترويج لهذه الأنواع من النباتات من خلال أبحاثها.

وفي أحد أعمالهم الأخيرة، قاموا بتطوير نموذج قادر على قياس المساحة الصالحة للزراعة بين مجمعات الطاقة الشمسية في محطات الطاقة الكهروضوئية الموجودة.

يتحرك هذا النوع من الوحدات ذات المحورين متبعًا الشمس، مثل نوع من عباد الشمس، لتحقيق أقصى قدر من الأداء. تم نشر البحث في مجلة الطاقة التطبيقية .

تواجد المحاصيل دون التدخل في حركة الألواح الشمسية

وقال رافائيل لوبيز، أستاذ الفيزياء التطبيقية: “في هذا العمل، اخترنا نوعًا من التركيبات الكهروضوئية الموجودة بالفعل لنرى ما إذا كان بإمكاننا إعادة توجيهها ودمج المحاصيل للإنتاج الزراعي في هذه المرافق الحالية”.

تم تطوير المنهجية بناءً على المحاكاة النظرية لعلم الفلك الشمسي والهندسة المكانية لمحطة كهروضوئية بهذا النوع من الألواح الشمسية ذات المحورين، وتشير إلى المناطق التي يمكن تواجد المحاصيل فيها دون التدخل في حركة الألواح الشمسية أو خلق الظلال، أي دون تقليل إنتاج الطاقة الكهروضوئية.

وأشار مؤلف آخر، وهو الباحث في قسم الهندسة الكهربائية والآلية لويس مانويل فرنانديز، إلى أن “العمل يأخذ في الاعتبار أيضًا التراجع، وهي منهجية طورتها المجموعة تعتمد على عملية تمنع الألواح من إلقاء الظلال”، على بعضهم البعض أثناء حركتهم.”

المساحات القابلة للزراعة بين الألواح

وباستخدام منشأة كهروضوئية فعلية موجودة في قرطبة، “إل مولينو”، مع أجهزة تتبع شمسية ذات محورين وتتبع خلفي، يكشف النموذج عن المساحات القابلة للزراعة بين الألواح.

وكشفت المحاكاة في ذلك المصنع أن 74% من الأراضي الواقعة بين الألواح قابلة للزراعة بمحاصيل يقل ارتفاعها عن 1.4 متر.

ويمكن تطبيق هذا النموذج، وصقل وتعديل المعلمات، على المحطات الأخرى الموجودة لفهم إمكانيات التحول إلى الطاقة الزراعية؛ وهذا يعني الجمع بين الإنتاج الكهروضوئي والإنتاج الزراعي، “وكلاهما منتج ومربح”، حسبما ذكر رافائيل لوبيز.

وقال الباحثون: “يمثل هذا العمل تقدمًا في التحويل المحتمل والاستخدام الزراعي للمحطات الكهروضوئية الكبيرة الموجودة، وتحسين استدامتها، والمساهمة في النشر الضروري للخلايا الفولتية الزراعية، وتعزيز مكافحة تغير المناخ “.

وينطوي هذا النظام على علاقة مربحة للجانبين، حيث أن المحاصيل ستستفيد أيضًا من تظليل الألواح، خاصة في المناخات القاسية، مما يحافظ على رطوبة التربة لفترة أطول.

وضع تشريعات بشأن الخلايا الزراعية والتجارب الميدانية مع أنواع مختلفة من المحاصيل هي الخطوات التالية التي يجب اتخاذها لتنفيذ هذا النوع من استخدام الأراضي.