الطاقات

الأنظمة الزراعية: تجميع الطاقة مع الغذاء

الأنظمة الزراعية: تجميع الطاقة مع الغذاء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يمكن أن تفيد المصفوفات الشمسية الموجودة في الحقول الزراعية كلاً من الطاقة وإنتاج المحاصيل. تسمى هذه المجموعات أنظمة agrivoltaic.

في عام 2008 ، خطرت فكرة لـ J. David Marley ، المهندس الذي كان يمتلك شركة إنشاءات في أمهيرست ، ماساتشوستس. كان قد انتهى لتوه من بناء مجموعة كبيرة من الطاقة الشمسية على سطح مبنى مكتبه في وسط المدينة.

لقد تعلم أن العمل والجهد المبذول لوضعها هناك كان أكثر تكلفة بكثير مما لو كان قد بنى مجموعة الطاقة الشمسية على الأرض.

في ولاية ماساتشوستس المكتظة بالسكان ، تعد الأراضي الزراعية نادرة نسبيًا و 10 ٪ فقط من طعامها يتم زراعته محليًا. تساءل مارلي إذا كنت قد وضعت الألواح الشمسية في حقل مزرعة ، ماذا سيفعلون بإنتاج الغذاء؟

بعد أكثر من عقد من التجارب ، أعطتنا دراسة كتبها 11 عالمًا الشهر الماضي إجابة. في كثير من الحالات ، سيستفيد المزارعون والإمدادات الغذائية المستقبلية من وجود الألواح الشمسية في حقولهم ، خاصة وأن تغير المناخ يتسبب في مزيد من الجفاف ودرجات الحرارة الحارقة في المناطق الزراعية.

وجدت الدراسة أن الطريقة التقليدية لتركيب الألواح الشمسية تميل إلى زيادة الحرارة. غالبًا ما تجلس الفرق على فراش من الحصى الأبيض الذي يخنق الغطاء النباتي ويعكس ضوء الشمس مرة أخرى لتجميعها. وهذا يرفع درجة حرارته ويمكن أن يقلل إنتاج الكهرباء بنسبة 1٪ إلى 3٪.

وأشارت الدراسة إلى أن حيوانات الرعي والعديد من محاصيل الخضر يمكن أن تستفيد من التظليل الجزئي تحت الألواح الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، فإن التدفق الناتج للكهرباء المتجددة يعادل محصولًا آخر ، مما يوفر للمزارعين مزيدًا من الدخل ويقلل من الانبعاثات من الكهرباء القائمة على الوقود الأحفوري.

دعم المختبر الوطني للطاقة المتجددة (NREL) ، وهو جزء من وزارة الطاقة ، العديد من تجارب الطاقة الشمسية المتنامية. وقال في بيان صدر مؤخرًا إن الموقع المشترك للألواح الشمسية "يمكن أن يحقق نتائج مربحة للجانبين" في العديد من القطاعات الزراعية.

في الشهر الماضي ، ساعد NREL على الدعاية للدراسة التي ظهرت في Nature Sustainability تحت الاسم الثقيل "النظم الزراعية". إنه مفهوم وضع الألواح الشمسية في الحقول الزراعية النشطة. ووجد أن التغييرات "أثرت على كل جانب من جوانب نشاط النبات" مع ثلاثة محاصيل غذائية مختلفة ، عادة للأفضل. وتوقعت الدراسة أن المدخرات المستقبلية من المياه المستخدمة لري الأراضي الزراعية الجافة في ولاية أريزونا ، حيث اختبرها مؤلفو الدراسة مقابل المحاصيل التقليدية ، ستكون "كبيرة".

قال جوردان ماكنيك ، الباحث في NREL ، الذي تابع دراسات الوكالة حول الخلايا الزراعية منذ أن بدأت في عام 2010 ، إن هناك 25 تجربة في مواقع نائية في جميع أنحاء الولايات المتحدة ، تشمل حيوانات الرعي في كولورادو وزراعة الطماطم والبطاطس. والبطيخ بدون ري في ولاية أوريغون. وتشمل الأنواع الأخرى تربية النحل حول الزهور التي تحميها الألواح الشمسية في مينيسوتا ووضع الألواح الشمسية فوق مستنقعات التوت الأزرق في ولاية ماساتشوستس.

وأوضح ماكنيك: "نفترض أنه بحلول عام 2030 سيكون هناك حوالي 3 ملايين فدان من الأراضي في الولايات المتحدة مع ألواح شمسية عليها" لأغراض الزراعة وإنتاج الطاقة المشتركة.

كانت هناك تجارب من أوائل الثمانينيات في ألمانيا وفرنسا واليابان. لقد ألمحوا إلى العلاقة المفيدة بين الألواح الشمسية والزراعة ، ولكن عندما بدأ تجاربه في أمهيرست عام 2008 ، لم يكن مارلي يعرف شيئًا عنها.

لكنه كان واثقًا من أنه سيتعين إعادة تصميم الألواح الشمسية التقليدية لتقديمها إلى المزارعين. يجب إزالة الحصى العاكس مع الأسس الخرسانية التقليدية والأنابيب الفولاذية. بينما كانت القوالب التقليدية تجلس منخفضة فوق الأرض ، أراد مارلي رفعها إلى ما لا يقل عن 7 أقدام. سيوفر ذلك مساحة كافية لرعي الحيوانات ، مع السماح للجرارات بالعمل على المحاصيل المزروعة في الأرض الجرداء أدناه.

قالت آن مارلي ذات مرة عن زوجها: لقد كان رجلاً لديه خطة واندفاع لفعل شيء حيال تغير المناخ. قال "كان يعتقد أننا تأخرنا". "نحن متأخرون عن الجدول الزمني ، وبدلاً من انتظار الحكومة للقيام بذلك ، علينا أن نحقق ذلك".

الغذاء مقابل الطاقة

أسس J. David Marley شركة ، Hyperion Systems LLC ، وطور شراكة مع جامعة ماساتشوستس ، أمهيرست ، التي تخرج منها ، لبناء موقع اختبار في عام 2009. وقد تصور المصفوفات التي يمكن بناؤها في هياكل عمود خشبي يمكن القضاء عليه إذا أراد المزارعون زراعة شيء آخر.

وصلت الترتيبات إلى 15 قدمًا لإفساح المجال للزراعة والسماح بتدفق الأمطار والثلوج. ساعد ستيفن هربرت ، مهندس زراعي في الجامعة ، في تحديد التباعد الأمثل بين الألواح لضوء الشمس الكافي للوصول إلى الأرض.

يتذكر هربرت: "لقد جاء هذا من العدم". كان الاقتصاد المواتي للجمع بين الألواح الشمسية والمراعي لرعي الماشية والأغنام ، على حد تعبيره ، "واضحًا". استفاد من المراعي وحيوانات المزرعة وإنتاج الكهرباء.

توفي مارلي ، الذي حصل لاحقًا على براءة اختراع التصميمات وفاز بمنحة قدرها 1.5 مليون دولار من وزارة التعليم لتعليم طلاب المدارس الفنية الاستخدامات الجديدة لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية ، في عام 2013. ويتمسك هربرت بالتقاليد في فصول الهندسة الزراعية ، شرح كيف أدت التجارب إلى مجموعة متنوعة من الخضروات ، بما في ذلك اللفت ، والسلق ، والخس ، والفاصوليا ، والبروكلي ، والفلفل ، والكهرباء المتجددة التي تزرع بشكل مربح على قطع أراضي مختلفة في ولاية ماساتشوستس.

كما يوضح هربرت ، سيتعين على الحكومات أن تشارك بشكل أكبر وتتخذ قرارات بشأن كيفية استخدام النظام الجديد ، وإلا فإن المناخ الأكثر دفئًا سيجبر المزارعين على "إخراج الأرض من الإنتاجية مع زيادة عدد الجياع ".

"أقول للشباب إن هذا هو مستقبلهم ، وليس مستقبلي كثيرًا. وقال "سيتعين عليهم التعامل مع السياسة بجدية".

لقد أصبحت الحكومات بالتأكيد أكثر انخراطًا. منذ عام 2017 ، تعاني إدارات ماساتشوستس للطاقة والموارد الزراعية من برنامج منح يشجع المزارعين على تجربة الطاقة المتجددة. في الوقت نفسه ، يحاول البرنامج تقييد الشركات التي تبيع المصفوفات والطاقة الشمسية من الاستيلاء على الكثير من الأراضي الزراعية.

في عام 2017 ، حددت ولاية ماساتشوستس هدفًا يتمثل في الوصول إلى 1600 ميجاوات من الطاقة الشمسية بحلول عام 2020 ، لكنها فرضت سقفًا يهدف إلى حماية الأراضي الزراعية. خمسون في المائة من الأرض في مزرعة يجب أن تتعرض لأشعة الشمس. تخطط الدولة الآن لإضافة 800 ميجاوات ، وتدرس مقترحًا لمنح المزارعين معدلًا أقل للكهرباء إذا استمروا في توسيع المنطقة التي تغطيها الترتيبات.

يرغب المزيد من المزارعين في المشاركة في البرنامج ، ويضغط بعض دعاة صناعة الطاقة الشمسية للحصول على 4800 ميجاوات. إنهم يريدون المزيد من الوصول إلى الأراضي الزراعية لجلب نسبة أعلى من الطاقة المتجددة إلى المجتمعات المجاورة. يعتقد هربرت أن نسبة الأراضي الزراعية التي لا تحتوي على الألواح الشمسية يمكن أن تنخفض قليلاً إلى أقل من 50 ٪ ولا تزال منطقية من الناحية الاقتصادية للمزارعين أبعد من ذلك ، يعتقد أنه يجب الحفاظ على الأراضي الزراعية الحالية للمحاصيل التقليدية وليس لزيادة الكهرباء.

في هذا الوقت ، ينتظر البرنامج أن تكتب الدولة لوائح جديدة ؛ من المفترض أن يطلق سراحهم في فبراير.

وفي الوقت نفسه ، يستمر الاهتمام بالزراعة الفلطائية الزراعية في الانتشار. احتفظ برنامج وزارة الطاقة بشركة مارلي ، هايبريون ، كشريك في عام 2015 ويخطط لإنشاء موقع تجريبي جديد في بورتوريكو. تُستخدم الأرض لتربية الماشية وزراعة البن.

سيكون المستشار في هذا المشروع هو جيك مارلي ، ابن ديفيد مارلي ومدير هايبريون الجديد. وقال إن برنامج وزارة الطاقة ، المسمى InSPIRE لـ "إعداد الموقع المبتكر وتقليل الأثر البيئي" ، يعكس نهج والده المحافظ في استخدام الأراضي الزراعية. قال جيك مارلي: "لم يكن هدفهم الرئيسي إخراج الأرض من الإنتاج". "كان يؤمن بإنتاج الغذاء أولاً ، ثم الطاقة ثانياً".

كانت الفكرة الأصلية نتاج اثنين من العلماء في ألمانيا في عام 1981. وأنتجوا ورقة بعنوان "Kartoffeln Unterm Kollektor" ("البطاطس تحت الألواح") والتي أظهرت لأول مرة كيف يمكن لاقتصاديات الزراعة أن تعمل مع الألواح الشمسية.

انتشرت الفكرة في جميع أنحاء العالم ، وقال ماكنيك ، الباحث في NREL ، إنها ستؤدي إلى المزيد من الابتكارات ، بما في ذلك بعض الشركات في الهند تخطط لتعليق الألواح الشمسية فوق قنوات الري لإنتاج الكهرباء وتقليل تبخر المياه من المياه. سقي ثمين في نفس الوقت.

يقول إن هناك المزيد من الابتكارات الجارية في الولايات المتحدة ، حيث تفكر الشركات في استخدام الألواح الشمسية الشفافة للسماح بدخول المزيد من ضوء الشمس وبناء دفيئات شمسية كهربائية للجمع بين الطاقة وإنتاج المحطة. تباع الطماطم والعسل "التي تعمل بالطاقة الشمسية" في أسواق المزارعين.

يستمر التجريب. وقال ماكنيك "ستكون هناك شهية كبيرة لهذا في البلدان الصغيرة أو تلك التي لا تتوفر فيها الكثير من الأراضي الزراعية". "سترى الكثير من التعارضات بين الغذاء والطاقة هناك ، وهناك طرق يمكنك من خلالها تقليلها."

وأضاف "لكن لا يزال هناك العديد من الأسئلة المفتوحة حول كيفية تنمية هذا الحق".


فيديو: 2000 جنيه. ثمن محطة طاقة شمسية تغنيك عن فاتورة الكهرباء 25 سنة (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Garrman

    برافو ، فكرة جيدة

  2. Shakakazahn

    ما هو موضوع مسلية

  3. Zulum

    في رأيي ، هذا مناسب ، سأشارك في المناقشة. معا يمكننا الوصول إلى الإجابة الصحيحة. أنا متأكد.

  4. Ody

    كيف يمكنك كتابة مثل هذه النصوص المثيرة للاهتمام؟

  5. Mazragore

    ما زلت أتذكر سن 18



اكتب رسالة