آب، انرژی، غذا، درآمد: پتانسیل آگروولتائیک

پایگاه خبری DA1news: آگروولتائیک (Agrivoltaics) مفهومی است که ترکیبی از تولید برق فتوولتائیک و تولید کشاورزی است و فرصتی را برای استفاده کارآمدتر از زمین فراهم می کند و به طور کلی به یکپارچگی سیستم های غذا، انرژی و آب کمک می کند.

به گزارش اخبار کشاورزی DA1news، آگروولتائیک می تواند به ویژه برای کشورهای جنوب جهانی جالب باشد، جایی که نرخ برق رسانی روستایی اغلب پایین است و امنیت غذایی نیاز به بهبود دارد. یک پروژه تحقیقاتی در مالی و گامبیا برای کشف پتانسیل این سیستم، با تمرکز بر ادغام جامعه و بودجه یکپارچه است.
Agrivoltaics مفهومی مبتنی بر کاربری دوگانه زمین است که در آن از یک منطقه واحد هم برای تولید کشاورزی و هم برای تولید برق فتوولتائیک (PV) استفاده می‌شود. اگرچه برای اولین بار در سال 1982 ذکر شد، توسعه تنها در سال های اخیر شتاب گرفته است. از سال 2021، 14 گیگاوات پیک (GWp) ظرفیت نصب شده در سراسر جهان وجود دارد. در سیستم‌های agrivoltaic، پانل‌های PV بر روی یک زیرساخت در زمین کشاورزی نصب می‌شوند و برق پایدار تولید می‌کنند، در حالی که تولید کشاورزی در زیر یا بین ردیف‌های ماژول PV انجام می‌شود. هنگامی که در بالا نصب می شود، افزایش ارتفاع نصب فضای کافی برای فعالیت های کشاورزی در زیر آن فراهم می کند. این مزایای بالقوه زیادی دارد، از جمله راندمان استفاده از زمین و همچنین سایه و پوشش فیزیکی ایجاد شده توسط پانل‌ها که اقلیمی را تغییر می‌دهند و از محصولات و خاک محافظت می‌کنند، که احتمالاً منجر به عملکرد و کیفیت محصول بالاتر می‌شود. یک آزمایش میدانی انجام شده توسط موسسه Fraunhofer برای سیستم‌های انرژی خورشیدی در آلمان نشان داده است که استفاده همزمان از زمین می‌تواند کارایی کاربری زمین را تا 84 درصد افزایش دهد (بسته به نوع محصول) و بنابراین می‌تواند به عنوان یک منبع در نظر گرفته شود. روش کارآمد برای بهبود بهره وری زمین و افزایش امنیت غذایی.

پروژه APV-MaGa – ترکیبی از تحقیقات سنتی و غیر سنتی
اکثر سیستم‌های agrivoltaic فعلی در شمال جهانی واقع شده‌اند و اولین نیروگاه آزمایشی در آلمان در سال 2016 نصب شده است. کادر زیر را ببینید). در این زمینه، پروژه APV-MaGa (به کادر در انتهای مقاله مراجعه کنید) در سال 2020 راه اندازی شد. در چارچوب آن، پنج سیستم agrivoltaic در مالی و گامبیا، دو کشوری که شرکای پروژه در حال حاضر با آنها همکاری می کنند، نصب خواهند شد. در زمینه پیوند آب-انرژی-غذا. هر دوی آنها در منطقه ساحل واقع شده اند که یکی از آسیب پذیرترین مناطق در برابر تغییرات آب و هوایی و در معرض خطر خشکسالی است. سطوح بالای تشعشعات خورشیدی و وابستگی جمعیت به کشاورزی، فشار بیشتری را بر نیاز به مدیریت پایدار آب، به‌ویژه با کمیاب شدن روزافزون زمین‌های زراعی حاصلخیز وارد می‌کند. به دلیل تأثیر فزاینده تغییرات آب و هوایی بر کشاورزی و تقاضای رو به رشد انرژی، هر دو کشور به راه‌حل‌های انرژی نوآورانه و پایدار و بهبود امنیت غذایی نیاز دارند. سیستم‌های agrivoltaic باید غذا، آب و برق را برای جوامع محلی فراهم کنند و به طور همزمان انعطاف‌پذیری بخش کشاورزی را در برابر اثرات تغییرات آب و هوایی افزایش دهند.
برنامه هایی برای ساخت یک سیستم 200 کیلوواتی پیک (kWp) در مالی تا پایان سال 2023 و چهار سیستم کوچکتر تا 62.5 کیلووات بر ثانیه در گامبیا تا پایان سه ماهه اول سال 2024 وجود دارد. مالی این سیستم در محوطه موسسه آموزشی و تحقیقات کاربردی پلی تکنیک روستایی در Katibougou نصب خواهد شد، سیستم‌های موجود در گامبیا قرار است در دانشگاه گامبیا، یک مزرعه خصوصی کوچک و دو سایت مزرعه اجتماعی راه‌اندازی شوند. ترکیب انواع مختلف مزرعه هم به تحقیقات علمی سنتی که در آن شرایط به شدت کنترل می‌شود و هم به تحقیقات غیرسنتی اجازه می‌دهد که در آن مشارکت جامعه به انعطاف‌پذیری در رویکرد علمی نیاز دارد (مثلاً شیوه‌های کشاورزی محلی اجرا خواهد شد، تعامل اجتماعی با سیستم در نظر گرفته خواهد شد و غیره). ماژول های فتوولتائیک (PV) باید در ارتفاع 2.5 متری نصب شوند تا امکان استفاده از ماشین آلات کشاورزی در زیر سیستم را فراهم کنند و انرژی بیشتری را از ماژول های PV دو وجهی استفاده شده به دست آورند، که همچنین از سمت عقب خود برق تولید می کنند. برخی از تظاهرکنندگان شامل یک سیستم جمع آوری آب باران هستند که آب باران در یک ناودان بین ماژول ها جمع آوری شده و در مخازن در ارتفاع حدود پنج متری ذخیره می شود. از پمپ های خورشیدی برای توزیع به مناطق هدف استفاده خواهد شد.
برق تولید شده توسط این سیستم ها برای تامین انرژی تجهیزات تکمیلی مانند سردخانه ها، تجهیزات پردازش پس از برداشت و سیستم های آبیاری برنامه ریزی شده است که به عنوان بخشی از پروژه ساخته می شود. محصولات زیر سیستم های agrivoltaic باید شامل محصولاتی باشد که قبلاً توسط کشاورزان محلی کشت می شد، مانند پیاز، گوجه فرنگی، سیب زمینی، بامیه و لوبیا سبز، و همچنین محصولات با ارزش اقتصادی بالا که ممکن است قبلاً به دلیل سخت تر بودن امکان کشت وجود نداشته باشد. شرایط آب و هوایی، مانند توت فرنگی و کلم بروکلی. داده‌های تحقیقاتی توسط شرکای محلی پس از عمر پروژه جمع‌آوری و عرضه می‌شود و داده‌های بلندمدتی را ارائه می‌کند که برای ارزیابی دقیق تأثیر سیستم‌های agrivoltaic در شرایط اقلیمی و اجتماعی-اقتصادی محلی ضروری است.

چه اثراتی انتظار می رود؟
از نظر اقتصادی، اثرات کوتاه مدت و بلندمدت متعددی قابل انتظار است. به عنوان مثال، درآمد کشاورزان ممکن است به طور کلی از طریق فروش محصولات با عملکرد بالاتر و محصولات با کیفیت بالاتر، و همچنین زمان بندی بهتر بازار که به محصولات نگهداری شده از طریق سردخانه اجازه می دهد با قیمت های بالاتر در زمان های تقاضای بالا/در دسترس بودن کم فروخته شوند، افزایش یابد. . همچنین، آبیاری کارآمدتر و افزایش در دسترس بودن برق خود تولید، هزینه های مورد نیاز برای اداره مزرعه را کاهش می دهد. در درازمدت، درآمد اضافی ممکن است منجر به سرمایه گذاری شود و امکان گسترش به بازارهای غیر محلی را فراهم کند. تجهیزات اضافی متصل به سیستم agrivoltaic همچنین به کشاورزان و جوامع کشاورز اجازه می دهد تا جریان های درآمدی را متنوع کرده و درآمد را از طریق فروش خدمات به جوامع اطراف افزایش دهند.
یکی از جنبه های مهم این پروژه، تحقق یک رویکرد مبتنی بر جامعه، به ویژه در گامبیا است. این پیامدهای متعددی دارد که با ارتباط فعال با شرکای محلی و اعضای جامعه شروع می شود. برای ارزیابی این تبادل از طرح‌های مشارکتی و مطالعات پذیرش استفاده می‌شود. ثانیاً، تیم پروژه بحث‌های گروهی را با کشاورزان محلی و سایر مالکان کوچک بالقوه برنامه‌ریزی می‌کند تا بتوانند نیازها و ایده‌های فردی را درک کرده و در نظر بگیرند. بدین ترتیب دانش فنی و مشارکت کشاورزان نیز می تواند در پروژه ادغام شود. یک کارگاه طراحی مشترک با سهامداران مهم سازماندهی خواهد شد تا اطمینان حاصل شود که سیستم با عوامل منطقه ای سازگار است. تمرکز بر توسعه یک مدل کسب‌وکار پایدار برای موفقیت بلندمدت سیستم‌های agrivoltaic است. علاوه بر این، یک سازمان محلی در هر دو کشور ایجاد خواهد شد تا ذینفعان مالی و اعضای جامعه را در فرآیند تصمیم‌گیری شامل شود. این سازمان ها از نگهداری طولانی مدت سیستم ها مراقبت خواهند کرد.

چالش تامین مالی پایدار
در حالی که پروژه هنوز در مرحله برنامه ریزی خود است، ثابت شده است که تامین مالی یک چالش مهم است. یکی از اهداف شامل مشارکت های مالی خود شرکای محلی است. ایده این است که هم بودجه دولتی و هم خصوصی را شامل شود و از مدل سنتی وجوه تمویل کننده با کمک اندک شرکای محلی دور شویم، زیرا این اغلب منجر به مشکلات طولانی مدت یا شکست پروژه ها می شود. مشارکت غیرنقدی (کار، تجهیزات، استفاده از زیرساخت‌های موجود و غیره) توسط شریک محلی نیز نوعی تأمین مالی در نظر گرفته می‌شود. اما از آنجایی که APV-MaGa یک پروژه تحقیق و توسعه است، تضمین سرمایه گذاری شرکت های خصوصی دشوار است. این منافع متضاد بین سرمایه گذاران خصوصی و دولتی نیاز به ارتباطات زیادی دارد. هدف این پروژه پل زدن شکاف بین این دو گروه ذینفع برای رویکرد تامین مالی جدید، یکپارچه تر و پایدارتر مطابق با هدف کلی پروژه است. شرکای محلی بر اساس تجربیات خود با پروژه های شکست خورده قبلی موافق هستند که این رویکرد می تواند راهی برای کاهش مشکلات باشد و بنابراین مشتاق هستند تا راه هایی را برای تضمین مشارکت خود، چه به صورت نقدی و چه غیر نقدی بررسی کنند.
در حالی که پتانسیل agrivoltaics برای جنوب جهانی بالا است، داده های تحقیقاتی زیادی هنوز مورد نیاز است. در بخش کشاورزی، این امر در مورد تأثیر سایه بر روی آب و هوای میکرو زیر ماژول های PV، تأثیر بعدی بر محصولات و مناسب ترین محصولاتی که می توانند تحت این شرایط تغییریافته رشد کنند، صدق می کند. از آنجایی که هزینه‌های اولیه سیستم‌ها ممکن است مانعی برای اجرای گسترده آنها در جنوب جهانی باشد، تحقیقات بیشتر در مورد راه‌حل‌هایی نیز مورد نیاز است که می‌توانند هزینه‌ها را کاهش دهند و/یا بازگشت سرمایه‌گذاری مثبتی را ارائه دهند. مدل‌های مالی و کسب‌وکار مناسب باید مورد بررسی قرار گیرند، که برخی از آنها احتمالاً از سایر تنظیمات قابل انتقال هستند. برای زمینه آفریقا، مدل‌های توصیف شده به عنوان مثال. توسط Horvath (“مالک میزبان” یا “مالک جامعه”، اما همچنین “پرداخت به عنوان شما”، به نام برخی) می تواند مناسب باشد. استفاده از مصالح ساختمانی جایگزین (مانند بامبو و چوب) و کارایی استفاده از مواد از طریق نوآوری‌هایی از جمله ادغام برداشت آب باران در زیرساخت نمونه‌های دیگری از تمرکز تحقیقات فعلی و آینده است. هزینه های اولیه بالاتر و عدم اطمینان در مورد اثر سایه بر روی محصولات به عنوان نکات اصلی در برابر سیستم های agrivoltaic در مناطق هدف عمل می کند. با توجه به نرخ دسترسی بسیار پایین به برق، توجیه هزینه های سیستم بالاتر دشوار است، در حالی که همه محصولات به سایه و تغییرات در آب و هوا پاسخ مثبت نمی دهند، از این رو می توان عملکرد محصول را به جای افزایش کاهش داد. و در آخر، یکی از عوامل کلیدی برای موفقیت این سیستم، کسب بینش بیشتر در مورد پذیرش آن در میان جمعیت محلی است.

بیش از 759 میلیون نفر که بیشتر آنها در مناطق روستایی جنوب صحرای آفریقا زندگی می کنند، به برق دائمی و مقرون به صرفه دسترسی ندارند. در این مناطق روستایی و خارج از شبکه، agrivoltaics می توانند دسترسی به برق را فراهم کنند و در نتیجه امنیت انرژی را بهبود بخشند. برق خورشیدی را می توان به طور مستقیم برای مصرف خود در مزارع استفاده کرد، هزینه های مرتبط با استفاده از اشکال جایگزین انرژی (مانند ژنراتورهای دیزل) را کاهش داد یا برای ارائه خدمات انرژی و در نتیجه افزایش تنوع درآمد استفاده کرد.
علاوه بر این، در سراسر جهان، حدود 2.3 میلیارد نفر در کشورهایی با تنش آبی زندگی می کنند و اکثر کشورهای جنوب جهانی در مسیر تحقق اهداف مدیریت آب پایدار سازمان ملل نیستند. همچنین، 72 درصد از کل برداشت آب از بخش کشاورزی انجام می شود که نشان دهنده نیاز به افزایش بهره وری مصرف آب است. Agrivoltaics گزینه ای برای یکپارچه سازی سیستمی برای جمع آوری آب باران از صفحات خورشیدی ارائه می دهد. علاوه بر این، از طریق سایه‌اندازی ناشی از پانل‌های PV، تلفات آب از طریق تبخیر و تعرق توسط گیاهان را می‌توان کاهش داد. به این ترتیب، می توان مصرف آب را کاهش داد و از آب باران جمع آوری شده می توان برای آبیاری کارآمدتر، مانند آبیاری قطره ای یا سایر اهداف مربوط به مزرعه استفاده کرد. بنابراین، این جایگزینی تامین آب و کاهش مصرف آب می تواند برداشت بیش از حد از منابع آب زیرزمینی را کاهش دهد. صرفه جویی در هزینه های آبیاری، افزایش عملکرد محصول از طریق حفاظت از خشکسالی، فروش برق به جوامع مجاور و درآمد بیشتر از طریق بهبود کیفیت محصول از جمله دارایی های مالی ارائه شده توسط agrivoltaics است.

ترجمه: رضا یغمایی

منبع: https://www.rural21.com