انقلاب خورشیدی در مزرعه: قدرت تطبیق با آب‌وهوا
پایگاه خبری داوان نیوز: کشت ترکیبی خورشیدی-کشاورزی (اگری‌ولتائیک) به کشاورزان انعطاف‌پذیری می‌دهد.
به گزارش اخبار روزانه کشاورزی، تحقیقات در قدیمی‌ترین سایت تحقیقاتی کشاورزی آمریکا نشان می‌دهد تغییرات سالانه آب‌وهوا، تاثیر چشمگیری بر تولید محصول دارد. این یافته بر ضرورت مطالعات چندساله در این زمینه تاکید می‌کند.
بررسی‌های مشترک آزمایشگاه ملی انرژی‌های تجدیدپذیر (NREL) و دانشگاه ماساچوست امهرست نشان داد عملکرد محصولات در مزارع مجهز به پنل‌های خورشیدی (اگری‌ولتائیک) در مقایسه با مزارع کاملاً آفتابی، بسته به شرایط آب‌وهوایی متفاوت است. این نتیجه، لزوم انجام مطالعات کنترل‌شده چندساله را، همگام با گسترش کشت ترکیبی، پررنگ می‌کند.
واکنش متفاوت محصولات به سایه و آب‌وهوا:
محصولات کشاورزی به الگوهای مختلف تابش خورشید و شرایط آب‌وهوایی، واکنش‌های متفاوتی نشان می‌دهند. این پژوهش، اثر افزایش فاصله بین پنل‌های خورشیدی در یک سیستم ثابت را طی سه فصل رشد تابستانی در ماساچوست بررسی کرد. به‌جای کاشت در بین ردیف‌های پنل، تمرکز بر کشت محصولات *زیر* خود پنل‌ها و تیرهای عرضی‌شان بود تا عملکرد در مناطق سایه‌دارتر و احتمالاً کمتر استفاده‌شده ارزیابی شود. هدف، بررسی امکان بهره‌برداری کامل از زمین‌های زراعی زیر پنل‌ها در سیستم‌های اگری‌ولتائیک بود.
دو پرسش کلیدی:
1. عملکرد محصول در مزارع کاملاً آفتابی در مقابل مزارع اگری‌ولتائیک، تحت الگوهای آب‌وهوایی کاملاً متفاوت فصلی چگونه تغییر می‌کند؟
2. آیا فاصله بین پنل‌ها تاثیری مشخص و پایدار بر تولید محصول دارد؟
طرح کاشت محصول، چهار محصول کشت شده در ردیف‌های موازی در زیر دو ردیف پنل‌های فتوولتائیک را نشان می‌دهد.
مساحت زیر هر تکرار فاصله بین پنل‌ها به سه بستر آزمایشی برای اندازه‌گیری عملکرد تقسیم شده است.
یافته‌های کلیدی:
* تفاوت‌های «معنی‌دار» در عملکرد محصول بین سیستم‌های اگری‌ولتائیک و مزارع شاهد (کاملاً آفتابی) از یک سال به سال دیگر مشاهده شد.
* در یک سال گرم و خشک، عملکرد مزارع اگری‌ولتائیک و کاملاً آفتابی یکسان بود.
* در یک سال گرم و مرطوب، مزارع کاملاً آفتابی برای هر چهار محصول مورد مطالعه، محصول قابل فروش بیشتری تولید کردند.
* برای محصول چغندر سوئیسی، در یکی از سال‌ها، مزرعه شاهد کاملاً آفتابی هم از نظر تعداد برگ‌های برداشتی و هم وزن تازه هر برگ، عملکرد بالاتری نسبت به مزارع اگری‌ولتائیک داشت. اما در دو سال دیگر، تفاوت معنی‌داری دیده نشد.
نیاز به مطالعات بلندمدت و پتانسیل انعطاف‌پذیری:
این نوسان در نتایج، نیاز حیاتی به مطالعات چندساله بیشتر برای درک دقیق اثرات کشت ترکیبی را نشان می‌دهد. با این حال، محققان خاطرنشان کردند که اگر تغییرات آب‌وهوایی تشدید شود، می‌توان از سیستم‌های اگری‌ولتائیک در کنار مزارع کاملاً آفتابی به عنوان ابزاری برای کاهش ریسک در برابر نوسانات اقلیمی در یک مکان استفاده کرد.
مطالعه تاکید می‌کند: «دسترسی همزمان به مزارع اگری‌ولتائیک و کاملاً آفتابی، به کشاورزان این امکان را می‌دهد که بر اساس پیش‌بینی‌های فصلی یا تغییرات آب‌وهوایی، استراتژی کشت خود را تنظیم کنند. این انعطاف‌پذیری، علاوه بر درآمد افزوده و امنیت انرژی ناشی از آرایه‌های فتوولتائیک، یک مزیت کلیدی است.»
تاثیر فاصله پنل‌ها و زمینه رو به رشد:
این پژوهش همچنین نشان داد تاثیر فاصله بین پنل‌ها بر عملکرد محصول، به نوع محصول و سال آب‌وهوایی بستگی دارد. تنها محصولی که در هر سه سال رابطه‌ای ثابت بین فاصله پنل‌ها و عملکرد (تعداد برگ قابل برداشت) نشان داد، کلم پیچ بود. محققان افزودند که تاثیر فاصله پنل‌ها با تغییر سایر پارامترهای طراحی (مانند ارتفاع تیرهای عرضی، سیستم قفسه‌بندی و الگوی کاشت) متفاوت خواهد بود.
نسبت پوشش زمین (GCR) برای هر فاصله بین پنل‌ها
فاصله بین پنل‌ها 0.6 متر 0.9 متر 1.2 متر 1.5 متر
GCRIPS (گام ۱۱ متر) ۰.۲ ۰.۱۷ ۰.۱۶ ۰.۱۴
GCRIPS (فاصله ۵ متر) ۰.۴۲ ۰.۳۸ ۰.۳۴ ۰.۳۱
پیشینه و تحقیقات مرتبط:
این آزمایش‌ها در مزرعه تحقیقات کشاورزی و دام دانشگاه ماساچوست، قدیمی‌ترین سایت اگری‌ولتائیک آمریکا، انجام شد. از سال ۲۰۱۶، این آرایه خورشیدی برای تحقیقات کشاورزی، از جمله سه دوره پروژه InSPIRE متعلق به NREL، استفاده شده است.
حوزه اگری‌ولتائیک در حال رشد است. این مطالعه پیش‌بینی می‌کند: «با بلوغ این حوزه، احتمالاً شاهد استانداردسازی بیشتری خواهیم بود، چرا که توسعه‌دهندگان انرژی خورشیدی و کشاورزان فعال در این زمینه، به دنبال طرح‌هایی هستند که هم مقرون‌به‌صرفه باشند و هم با عملیات کشاورزی سازگار؛ ویژگی‌هایی که اغلب در تعارض با یکدیگرند.»
این تحقیق توسط پروژه InSPIRE و از طریق دفتر فناوری‌های انرژی خورشیدی وزارت انرژی آمریکا تامین مالی شد و بودجه دسترسی آزاد آن را NREL تامین کرد. پروژه InSPIRE اخیراً اولین سرشماری ملی از چراگاه‌های مجهز به پنل خورشیدی در ایالات متحده را انجام داده است.
به گزارش گروه علمی اخبار روزانه کشاورزی، تحقیقات مشابهی در دانشگاه ایالتی آیووا در حال بررسی تاثیر ارتفاع و چیدمان‌های مختلف پنل‌ها بر تولید محصول است. نتایج اولیه نشان می‌دهد کدو و فلفل تابستانی در اطراف آرایه‌های خورشیدی با شیب ثابت عملکرد بهتری دارند، در حالی که کلم بروکلی در قطعات شاهد (بدون پنل) رشد بهتری داشته است.