پیشبرد کشاورزی و انرژی خورشیدی

منبع:cleanenergyeconomymn.org

Agrivoltaics یک رویکرد نوظهور برای تولید انرژی خورشیدی است که شامل ترکیب پنل های خورشیدی با شیوه های کشاورزی مانند تولید محصول، چرای دام یا زیستگاه های گرده افشان در یک زمین است. هدف agrivoltaics با ادغام پنل های خورشیدی با سایر کاربری های زمین، به حداکثر رساندن بهره وری زمین و استفاده از منابع است. پنل های خورشیدی تولید انرژی پاک را فراهم می کنند و در عین حال مزایایی مانند سایه، کاهش تبخیر آب و تعدیل دما را برای گیاهان یا حیوانات کشت شده ارائه می دهند.

این رویکرد نوآورانه هم تولید مواد غذایی یا زیست توده و هم تولید انرژی پاک را ترویج می‌کند و یک رابطه همزیستی بین کشاورزی و انرژی خورشیدی را تقویت می‌کند که بهره‌وری زمین را افزایش می‌دهد و به آینده‌ای انعطاف‌پذیرتر و سودآور کمک می‌کند.

تفاوت Agrivoltaics با دیگر طرح های انرژی خورشیدی در این است که زمین زیر و اطراف پانل های خورشیدی برای هدف دیگری مورد استفاده قرار می گیرد. این ویژگی منحصر به فرد چندین مزیت را ارائه می دهد:

بهینه سازی زمین: Agrivoltaics امکان استفاده مولد از زمین را با ترکیب تولید انرژی خورشیدی با فعالیت های کشاورزی فراهم می کند. کشاورزان را قادر می سازد تا انرژی پاک تولید کنند و در عین حال از همان زمین برای کشت محصولات کشاورزی یا چرای دام استفاده کنند و کارایی و بهره وری زمین را به حداکثر برسانند.

افزایش بازده محصول: وجود پنل های خورشیدی در بالای محصولات باعث ایجاد سایه می شود و گرمای بیش از حد و تبخیر را کاهش می دهد. این اثر سایه به ایجاد یک ریزاقلیم کمک می کند که می تواند نوسانات شدید دما و از دست دادن آب را کاهش دهد و منجر به بهبود عملکرد محصول و کاهش نیاز به آب شود.

بهره وری منابع افزایش یافته: همزیستی پنل های خورشیدی و محصولات زراعی باعث ارتقای بهره وری منابع می شود. پنل ها انرژی خورشیدی را برای تولید برق جذب می کنند، در حالی که اثر سایه نیاز به آبیاری را کاهش می دهد و آب را حفظ می کند.

تنوع درآمد: Agrivoltaics می‌تواند جریان‌های درآمدی بیشتری را به کشاورزان ارائه دهد که آنها را قادر می‌سازد تا انرژی پاک را در کنار محصولات کشاورزی خود تولید و به فروش برسانند. این تنوع منابع درآمدی می تواند به دوام اقتصادی و انعطاف پذیری عملیات کشاورزی کمک کند.

یکی از چالش‌های اصلی با سیستم‌های agrivoltaic این است که هزینه اولیه سیستم‌های agrivoltaic می‌تواند پرهزینه باشد، زیرا آنها اغلب طراحی‌های پیچیده‌تری نسبت به پانل‌های خورشیدی سنتی دارند و ممکن است نیاز به تغییرات ساختاری داشته باشند تا استفاده دوگانه از زمین ممکن شود. علیرغم صرفه جویی در هزینه های طولانی مدت، تجهیزات و ساخت و ساز می تواند هزینه های بالایی در مقایسه با کشاورزی سنتی یا تاسیسات خورشیدی مستقل داشته باشد. موانع مالی ممکن است مانع پذیرش گسترده شود، به ویژه برای کشاورزان در مقیاس کوچک یا مناطق با محدودیت منابع.

چالش دیگر، مانند بسیاری از فناوری‌های مرحله اولیه، اطمینان از دسترسی کشاورزان به آموزش، کمک‌های فنی، و منابع آموزشی برای کشاورزان، طراحان سیستم‌های کشاورزی و سیاست‌گذاران برای درک کامل مزایای بالقوه و غلبه بر چالش‌های مرتبط با اجرای پروژه‌های agrivoltaic بسیار مهم است. علاقه به agrivoltaic در حال افزایش است، بنابراین اطمینان از داشتن منابع مورد نیاز کشاورزان برای اجرای سیستم های agrivoltaic در آینده بسیار مهم خواهد بود.

نصب سیستم های agrivoltaic مستلزم یافتن زمین های کشاورزی است که هم برای مزارع خورشیدی و هم برای عملیات کشاورزی مناسب باشد، در عین حال غلبه بر محدودیت های انتقال و اتصال به شبکه و جذب کشاورزان علاقه مند به نوآوری در عملیات خود. رعایت هر سه شرط می تواند چالش برانگیز باشد.

در حال حاضر، چندین پروژه agrivoltaic در سراسر مینه سوتا وجود دارد، اما این فناوری هنوز در حال ظهور است. همه پروژه های موجود در مینه سوتا شامل زیستگاه گرده افشان، چرا یا ترکیبی از این دو است.

سیستم‌های آگریوولتائیک سازگار با گرده‌افشان دارای درختچه‌ها، علف‌ها و گل‌های شهد یا گرده‌ساز هستند که گرده‌افشان‌هایی مانند زنبورها و پروانه‌ها را در زیر و اطراف صفحات خورشیدی جذب می‌کنند. این پروژه ها می توانند خدمات گرده افشانی را برای محصولات کشاورزی مجاور افزایش دهند. گرده افشانی بهبود یافته می تواند عملکرد محصول را افزایش دهد، کیفیت میوه را بهبود بخشد و تولید بذر را افزایش دهد و به نفع کشاورزان باشد. علاوه بر این، تاسیسات خورشیدی که زیستگاه گرده‌افشان ایجاد می‌کنند، به دلیل مزایایی که گرده‌افشان برای سلامت اکوسیستم ایجاد می‌کنند، می‌تواند منجر به صرفه‌جویی در هزینه‌های عملیات و نگهداری در طول زمان شود. بیشتر سیستم‌های agrivoltaic سازگار با گرده‌افشان موجود در مینه‌سوتا در نیمه جنوبی ایالت واقع شده‌اند.

Connexus Energy مستقر در مینه سوتا از آگریوولتائیک های دوستدار گرده افشان استفاده می کند. مقاله ای که توسط این شرکت منتشر شده است، مشارکت آنها با Prairie Restorations را شرح می دهد، که از طریق آن یک علفزار گلدار سازگار با گرده افشان در زیر مجموعه خورشیدی در محوطه دانشگاه طراحی کردند. از آن زمان، Connexus مدیریت زمین را در تمام پروژه های خورشیدی خود که اکنون بیش از 120 هکتار را پوشش می دهد و بیش از 15 میلیون گیاه بومی و دوستدار گرده افشان را کشت می کند، در اولویت قرار داده است.

در حال حاضر مطالعات زیادی برای درک بهتر وسعت مزایای سیستم‌های agrivoltaic سازگار با گرده‌افشان در حال انجام است، از جمله یکی در مینه‌سوتا. پروژه روش‌های نوآورانه خورشیدی وزارت انرژی که با اقتصاد و اکوسیستم روستایی ادغام شده است (InSPIRE) در حال انجام تحقیقاتی بر روی آگریوولتائیک‌های دوستدار گرده‌افشان در شهرستان آنوکا و آتواتر است. دولت ایالتی همچنین حمایت خود را از agrivoltaics دوستدار گرده افشان نشان داده است.

در سال 2022، مینه سوتا برنامه خورشیدی دوستدار زیستگاه را تأسیس کرد که از ایجاد پروژه های خورشیدی دوستدار گرده افشان از طریق منابع فنی و فرم های ارزیابی پروژه پشتیبانی می کند.

پروژه‌های چرای کشاورزی، تولید انرژی خورشیدی را با چرای دام در زیر یا بین صفحات خورشیدی ترکیب می‌کنند. ادغام چرای دام با تولید انرژی خورشیدی می تواند جریان های درآمد بیشتری را برای کشاورزان فراهم کند. با استفاده از زمین برای چرای دام، کشاورزان می توانند فعالیت های کشاورزی خود را متنوع کنند و در عین حال از تولید انرژی خورشیدی درآمد کسب کنند. مزایای چرای مدیریت شده برای سلامت خاک نیز می تواند باعث صرفه جویی طولانی مدت در هزینه کشاورزان شود. InSPIRE در حال حاضر در حال تحقیق در مورد چرای agrivoltaics در Chisago است. برنامه خورشیدی دوستدار زیستگاه همچنین از پروژه های چرا پشتیبانی می کند.

در حالی که در حال حاضر بسیاری از زیستگاه های گرده افشان و تاسیسات agrivoltaic چرا در سراسر مینه سوتا وجود دارد، هنوز هیچ پروژه ای برای تولید محصولات کشاورزی وجود ندارد. بیش از 70 درصد از زمین های کشاورزی در مینه سوتا برای تولید ذرت و سویا استفاده می شود. Agrivoltaics فقط با گیاهان مقاوم در برابر سایه مانند سبزیجات برگدار سازگار است و ذرت و سویا برای رشد به نور کامل خورشید نیاز دارند. محققان در سرتاسر کشور در حال کار برای درک این موضوع هستند که چه نوع محصولاتی در چه مکان‌هایی با agrivoltaics سازگارتر هستند. آنها همچنین به دنبال این هستند که کدام مکان ها و شرایط برای سیستم های دوستدار گرده افشان، چرا و تولید محصول مناسب هستند.

Agrivoltaics پتانسیل زیادی برای رشد مداوم در سال های آینده دارد. با افزایش نگرانی ها در مورد انرژی خورشیدی و استفاده از زمین، agrivoltaics راه حل استفاده چند زمینی را ارائه می دهد. موارد زیر به رشد agrivoltaics در مینه سوتا کمک می کند:

چارچوب سیاستی و نظارتی: سیاست های حمایت کننده از agrivoltaics به سرعت بخشیدن به رشد آن کمک می کند. این ممکن است شامل مشوق های مالی، معافیت های مالیاتی یا کمک های بلاعوض برای کشاورزان و توسعه دهندگان خورشیدی باشد که سیستم های agrivoltaics را اتخاذ می کنند.

پروژه های تحقیقاتی و نمایشی: انجام پروژه های تحقیقاتی و نمایشی مختص آب و هوا، شیوه های کشاورزی و انواع محصولات مینه سوتا می تواند به اعتبارسنجی امکان سنجی و مزایای agrivoltaics در مینه سوتا کمک کند.

آموزش کشاورزان و جامعه و اطلاع رسانی: آموزش کشاورزان در مورد مزایا و چالش های بالقوه agrivoltaics ضروری است. می توان برنامه های آموزشی، کارگاه ها و برنامه های آموزشی را برای ارائه دانش لازم به کشاورزان برای تصمیم گیری در مورد اینکه آیا آنها مایل به اجرای agrivoltaics هستند سازماندهی کرد. علاوه بر این، تعامل با جوامع محلی و افزایش آگاهی در مورد مزایای agrivoltaics می تواند به ایجاد حمایت عمومی از این پروژه ها کمک کند.

همکاری و مشارکت: همکاری بین سهامداران مختلف برای رشد agrivoltaics در مینه سوتا بسیار مهم است. این شامل مشارکت بین توسعه دهندگان خورشیدی، سازمان های کشاورزی، موسسات تحقیقاتی و سازمان های دولتی است. به اشتراک گذاری دانش، تخصص و منابع می تواند اجرای پروژه های agrivoltaic را تسریع بخشد.

سیاستگذاران فدرال در تلاشی دو حزبی برای تقویت انرژی ولتاژی در سراسر کشور هستند. قانون نیروی گرده افشان که توسط سناتورهای جف مرکلی (D-Oregon) و Cory Booker (D-New Jersey) پیشنهاد شده است، با هدف اولویت دادن به پروژه های خورشیدی که زیستگاهی برای گرده افشان ها ایجاد می کنند، است. قانون تحقیقات و نمایش Agrivoltaics، که توسط سناتورهای Martin Heinrich (D-New Mexico) و Mike Braun (R-Indiana) ارائه شده است، به دنبال اختصاص 75 میلیون دلار در طول چهار سال برای پروژه های تحقیقاتی و نمایشی مرتبط با agrivoltaics است. به گزارش رسانه قناری، این لوایح با هدف رفع نگرانی ها در مورد از دست دادن زمین های کشاورزی به مزارع خورشیدی و در عین حال حمایت از کشاورزان و پیشبرد اهداف اقلیمی است. این لوایح بودجه ای را برای تحقیقات فراهم می کند و به پر کردن شکاف های دانش برای تعیین قابلیت زنده ماندن agrivoltaics در مناطق مختلف و محصولات کشاورزی یا دام های مختلف کمک می کند.

همانطور که agrivoltaics شتاب می گیرد، فرصت های جدیدی در بخش کشاورزی و انرژی ایجاد می کند و مسیری را ارائه می دهد که تولید غذا و تولید انرژی پاک را هماهنگ می کند. با تحقیقات مداوم، سیاست‌های حمایتی و تلاش‌های مشترک، agrivoltaics آماده است تا رشد ثابتی را در سال‌های آینده در مینه‌سوتا و فراتر از آن حفظ کند.