ما هي الزراعة الكهروضوئية؟ وما فوائدها؟

مؤخراً، وفي صباح صيفي منعش، كانت ميغ كيلي في حديقة جاك الشمسية، تعرض على بعض الزوار مجموعة من نباتات الكرنب. تعمل كيلي مديرة تنفيذية لمزارع سبراوت سيتي (Sprout City)، وتتمتع بخبرة تتجاوز العشر سنوات في الزراعة في مساحات حضرية مخصصة عادة لأغراض أخرى في منطقة دنفر. وحالياً، وعلى مسافة ساعة تقريباً شمال المدينة، تعمل جنباً إلى جنب مع مجموعة من الباحثين على طريقة زراعية تجريبية تسمى الزراعة الكهروضوئية.

ما هي تقنية الزراعة الكهروضوئية؟

تعتمد هذه الطريقة على تقنيات بسيطة. فبدلاً من وضع الألواح الشمسية على الارتفاع التقليدي البالغ 45-90 سم، يتم رفعها إلى ارتفاع أكبر بكثير بحيث تسمح بمرور المواشي التي ترعى النباتات، وتسمح بوصول المزيد من ضوء الشمس إلى النباتات التي تنمو تحت الألواح.

ويمكن أن تكون هذه الطريقة إيجابية للغاية، سواء من حيث توليد الطاقة أو إنتاج المحاصيل. فتقليل التعرض إلى ضوء الشمس المباشر يساعد في الحفاظ على برودة النباتات خلال النهار، ويتيح لها الاحتفاظ بكمية أكبر من بخار الماء، ما يعني تقليل الحاجة إلى الري. كما أن وجود النباتات تحت الألواح الشمسية يقلل مقدار الحرارة المنعكسة عن الأرض، ما يحافظ على برودة الألواح ويجعلها أكثر فعالية. كما أن هذه الحرارة المنخفضة جيدة بالنسبة لعمال المزرعة الذين يعتنون بالنباتات، وجيدة أيضاً بالنسبة للمواشي التي ترعى في المكان.

ثلاث بقرات تقف قرب مصفوفة من الألواح الشمسية — يمكن للزراعة الكهروضوئية أن تساعد في تخفيف إجهاد الحرارة عن الأبقار المخصصة لإنتاج الحليب. مصدر الصورة: جو ديلنيرو/ إن آر إي إل

فوائد استخدام الزراعة الكهروضوئية

يمكن أن يؤدي استخدام هذه الطريقة على نطاق واسع إلى التخفيف من انبعاثات ثنائي أوكسيد الكربون في الولايات المتحدة بمقدار 330,000 طن سنوياً، ويؤدي إلى زيادة في فرص العمل في الريف تفوق 100,000 وظيفة، دون أن يؤثر ذلك على إنتاجية المحاصيل بشكل كبير. وقد توقعت دراسة تم نشرها في 2019 في مجلة ساينتيفيك ريبورتس (Scientific Reports) أنه يمكن تحقيق احتياجات العالم من الطاقة باستخدام الألواح الشمسية إذا تم تحويل نسبة أقل من 1% إلى أنظمة الزراعة الكهروضوئية.

ويقول خبير الطاقة الشمسية في جامعة وسترن في مدينة لندن بولاية أونتاريو، جوشوا بيرس، إنه توجد عدة فوائد للجمع ما بين الزراعة وتوليد الطاقة. ويقول: "إن زيادة فعالية استخدام الأرض في توليد الطاقة الشمسية يعني التوفير في التكاليف، وبالتالي يزيد الدخل لكل فدان من الأرض لدى المزارع". "كما يستفيد المجتمع المحلي أيضاً عن طريق تأمين سبل الحصول على الغذاء الطازج والطاقة المتجددة".

معوقات تطبيق الزراعة الكهروضوئية

ولكن الباحثين ما زالوا يدرسون أفضل الطرق لتطبيق أنظمة الزراعة الكهروضوئية. ومن أهم المتغيرات المدروسة: الارتفاع، ففي حديقة جاك الشمسية، على سبيل المثال، يجري العلماء التجارب على ارتفاعين مختلفين عن الأرض للألواح الشمسية: 180 سم و240 سم تقريباً. هناك أيضاً مسألة تحديد أنواع النباتات التي تُظهر أفضل استجابة للظل الإضافي الذي تؤمّنه الألواح الشمسية.

وإلى أن يتم حسم هذه المسائل، ستبقى الزراعة الكهروضوئية مجالاً تجريبياً. تقول مديرة التعليم في مركز كولورادو للزراعة الكهربائية، والتي تشرف على جولات في حديقة جاك الشمسية، أليسون جاكسون: "لا يحب المزارعون المجازفة".

إضافة إلى ذلك، فإن هذه الطريقة مكلفة. فعلى الرغم من أنها يمكن أن توفر المال على المزارعين من حيث الري والكهرباء، أو تؤمّن مصدراً إضافياً من الدخل عن طريق بيع الكهرباء إلى الشبكة الكهربائية، فإن تركيب الألواح الشمسية يحتاج إلى تكلفة أولية باهظة.

وعلى الرغم من كل التحديات، توجد العديد من مشاريع الزراعة الكهروضوئية قيد التنفيذ في كافة أنحاء العالم. ووفقاً لمعهد فراونهوفر لأنظمة الطاقة الشمسية (ISE)، فإن مستوى إنتاج الكهرباء من مشاريع الزراعة الكهروضوئية قد ارتفع من 5 ميغا واط تقريباً في 2012 إلى أكثر من 14 غيغا واط في السنة الماضية، مع إطلاق العديد من برامج التمويل الوطنية في اليابان، والصين، وكوريا، وفرنسا، والولايات المتحدة.

يقول مدير الاقتصاد الدائري في شركة تطوير الطاقة المتجددة إينيل نورث أميركا (Enel North America)، بيتر بيروت: "نحتاج إلى المزيد من الأبحاث حتى نستطيع تطبيق الممارسات الثنائية لاستثمار الطاقة الشمسية على نطاق واسع". "ولكننا نعرف منذ الآن أن الأسس صحيحة".