أجرى باحثون في جامعة لشبونة والأكاديمية العسكرية في البرتغال دراسة حول جدوىالنظام الزراعي لتلبية الحاجة إلى الطاقة والأمن الغذائي. وجدت الدراسة أن الصفوف المتباعدة من الوحدات الكهروضوئية (PV) جنبًا إلى جنب مع المحاصيل الصديقة للظل حققت عائدًا واعدًا وفترة استرداد أقل من خمس سنوات.
الخصائص المناخية للبرتغال تجعلها موقعًا مناسبًا لإنتاج الطاقة الشمسية، وقد تم تخصيص ما يقرب من 12% من الأراضي الوطنية للبلاد كمحمية زراعية وطنية (RAN) للأغراض الزراعية.النظام الزراعي، التكامل بين الزراعة وإنتاج الطاقة الشمسية، ويسمى أيضًاالزراعة الشمسية، يمكن أن يكون حلاً مبتكرًا للاستفادة من الأراضي المخصصة مع توليد الطاقة المتجددة أيضًا لمعالجة مخاوف أمن الطاقة.
ووجدت المجموعة أن الأنظمة الكهروضوئية الزراعية يمكن أن تحقق فترة استرداد تصل إلى خمس سنوات أو أقل وتولد قيمة أكبر من الأنظمة الكهروضوئية فقط أو الإنتاج الزراعي على الأرض فقط. بالإضافة إلى ذلك، عند دراسة نوعين من التخطيطات – أحدهما يحتوي على ألواح مرتفعة والآخر يستخدم صفوفًا متباعدة من الألواح – لاحظ الباحثون أن الحل المتباعد لديه إمكانات أعلى قليلاً من الحل المرتفع.
قام الفريق بتضمين تطبيق كهروضوئي منتظم للمقارنة ودراسة السيناريوهات حيث تم بيع جميع الطاقة التي تنتجها الألواح مباشرة إلى السوق باستخدام قيمة محسوبة. افترض التحليل أن المزارع لديه اتفاقية شراء الطاقة ويبيع الطاقة بسعر €{{0}}.043 ($0.046.34)/كيلوواط ساعة. تم اختيار الخلايا الشمسية السليكونية أحادية البلورية للأنظمة الكهروضوئية. لتحديد فترة الاسترداد، تم اختيار معايير مختلفة باستخدام برنامج PVsyst، بما في ذلك الاستثمار الأولي وتكاليف التشغيل والصيانة وأسعار مبيعات الطاقة.
بالنسبة لتخطيط مشروع الطاقة الكهروضوئية المتباعدة، تم استخدام مسافة تبلغ 20 مترًا، مما يوفر مساحة لا تقل عن 15 مترًا بين الصفين المكونين من ثماني وحدات لكل منهما، ليصبح المجموع 16 وحدة. كانت للوحدات زاوية ميل تتراوح بين 55% إلى -55%، وتم استخدام أجهزة التتبع لمتابعة حركة الشمس وتحسين خرج الطاقة. في تخطيط المصفوفة الكهروضوئية المرتفعة، تم تثبيت جميع الوحدات الـ 16 في سلسلة من صف واحد لتقليل التظليل على المحاصيل الموجودة تحتها. مرة أخرى، تم اختيار زاوية إمالة بنسبة 55% إلى -55% باستخدام أجهزة التتبع. ومع ذلك، في تثبيت فالفيردينيو، خلقت التضاريس الكثير من التظليل، لذلك تم تعديل زاوية الميل إلى 45% و-45%.
أشارت نتائج البحث إلى أن المشاريع المقترحة تتمتع بتكلفة مستوى طاقة أقل (LCOE) من سعر الطاقة في السوق الإيبيرية، مع فترات استرداد تبلغ حوالي 4-5 سنة.
تجمع Agrivoltaics بين مبادئ الزراعة المستدامة وإنتاج الطاقة المتجددة. ومن خلال تظليل المحاصيل، يمكن للوحدات الكهروضوئية تقليل كمية تبخر الماء والحفاظ على درجات حرارة أكثر برودة، مما يؤدي إلى زيادة إنتاجية المحاصيل. وفي الوقت نفسه، تولد الألواح الشمسية طاقة متجددة يمكن بيعها أو استخدامها من قبل المزارعين أنفسهم، مما يقلل من اعتمادهم على الوقود الأحفوري.
تسلط هذه الدراسة الضوء على قدرة الخلايا الفولتية الزراعية على تقديم حل مربح للجانبين من خلال معالجة قضايا الأمن الغذائي والطاقة، مع تعزيز الممارسات الزراعية المستدامة أيضًا. مع استمرار نمو سكان العالم، سيكون الابتكار والحلول الإبداعية مثل الطاقة الزراعية أمرًا أساسيًا في مواجهة التحديات التي نواجهها في السنوات القادمة.
