الخلايا الكهروضوئية الزراعية.. فريق إيطالي ينجح باستخدام الطاقة الشمسية لتطوير الزراعة ويطمح لاستخدامها في بلدان أخرى

صحيح أن استخدام الألواح الشمسية شكل حلا مستداما للحصول على الطاقة النظيفة ومواجهة الارتفاع العالمي لأسعار المشتقات النفطية..

ولكنها بعد أن تحولت الى مشاريع حكومية ضخمة تغطي مساحات شاسعة من الأراضي التي كان يمكن أن تستثمر زراعيا وبيئيا أصبحت تشكل كابوسا لأنصار البيئة والمحافظة على المساحات الخضراء وزيادة الغطاء النباتي عالميا ليأتي الحل وفق فريق بحثي إيطالي توصلوا عبر دراساتهم الى منهج يمكن أن يحسن من استخدام الأراضي في محطات الطاقة الشمسية، ويضيف موائل أساسية وضرورية للحياة البرية والأعمال الزراعية بواسطة نظام كهروضوئي تقليدي.

وقال عالم البيئة في جامعة سالينتو الإيطالية، تيودورو سيمرارو: “لقد طوّرنا برنامجنا في البداية لمحطات الطاقة الشمسية المثبتة حاليًا في منطقة بوليا في جنوب إيطاليا، لكن يمكن استخدامها في مناطق أو بلدان أخرى بها نباتات مختلفة”، بحسب موقع بي في ماغازين.

الطاقة الشمسية في الزراعة

تمثّل الطاقة الشمسية خُمس إجمالي الطاقة الخضراء في إيطاليا، وتلبي نحو 7% إلى 8% من إجمالي احتياجات البلاد من الكهرباء، بحسب بيانات رسمية صادرة عن عام 2019.

وأضاف تيودورو سيمرارو: “يمكن استخدام النهج الجديد أيضًا للمشروعات التي تشمل الاستخدام الزراعي أو تركيبات الأسطح التي تجمع بين الأسطح الخضراء وتوليد الكهرباء من محطات الطاقة الشمسية، إذ سيكون الجانب الزراعي أقل أهمية”.

وتتضمّن المنهجية الجديدة زراعة غطاء أرضي نباتي جديد أسفل المنشآت الشمسية وحولها، بصفتها موائل محتملة لتلقيح الحشرات أو للأنشطة الزراعية بما في ذلك تربية النحل وإنتاج الأعشاب الطبية.

وسيوفر هذا النهج سلسلة من المزايا الإضافية مثل خفض تكاليف صيانة المساحات الخضراء في المجمعات الشمسية، والحد من مخاطر الحرائق، والتطوير المحتمل للأنشطة الزراعية الصغيرة، بالإضافة إلى العديد من المزايا الأخرى.

وأشار العلماء إلى أن الغطاء النباتي الذي سيُزرع في مجمعات الطاقة الشمسية يجب أن يكون قادرًا على التكيف مع الظروف البيئية للأرض وندرة المياه ونقص التغذية.

وقال عالم البيئة في جامعة سالينتو الإيطالية: “يمكن أن تُزرع نباتات غير محلية، إلا أن حماية التنوع البيولوجي المحلي والمناظر الطبيعية تتطلب استخدام نباتات أصلية المنشأ”.

وأضاف: “علاوة على ذلك، تتكيّف النباتات المحلية مع المناخ ونقص المياه، وهو أمر مزمن في بوليا، لذلك ستكون استجابتها أفضل”، مشيرًا إلى أن “استخدام الأنواع غير المحلية ممكن تقنيًا في ظروف محددة”.

وتخطط إيطاليا لاستثمار 1.1 مليار يورو (1.2 مليار دولار) في الخلايا الكهروضوئية لتوليد نحو 2 غيغاواط من الكهرباء.

خدمات بيئية توفرها المجمعات الشمسية

وفقًا للدراسة التي جاءت بعنوان “نهج مبتكر للجمع بين الحدائق الكهروضوئية الشمسية والإنتاج الزراعي وخدمات النظام البيئي”، لن تتطلب تربية النحل في هذه المواقع هياكل غازية، ويمكن وضع خلايا النحل على الأرض خلال مرحلة الإزهار.

وأوضح الباحثون، أن التنوع البيولوجي وخدمات النظم الإيكولوجية يمكن أن تستمر بمرور الوقت حتى بعد تفكيك الأنظمة الكهروضوئية المثبتة على الأرض.

وأشاروا إلى أن تربية النحل قد تساعد في التغلب على مشكلة الزراعة الأحادية، التي تتميّز بها منطقة بوليا.

وأدرج البحث مجموعة من خدمات النظم البيئية التي يمكن أن توفرها المجمعات الشمسية دون تدخل بشري إضافي، على أساس القيمة الجوهرية للنباتات في استدامة خدمات النظم البيئية.

وسيؤدي ذلك إلى تحويل المجمعات الشمسية إلى مناطق شبه طبيعية أو حدائق كهروضوئية إيكولوجية زراعية، التي من شأنها أن تستضيف أنواعًا نباتية تزهر في أوقات مختلفة ليجري حصادها وتسويقها بصفتها أعشابًا طبية؛ علاوة على ذلك، قد تقلل الألواح الشمسية من الإجهاد المائي للنباتات، مع تحسين جودة التربة بفضل وظيفة التظليل الخاصة بها.

ويشير مصطلح الخلايا الكهروضوئية الزراعية أو ما يعرف بنظام تقاسم الطاقة الشمسية، إلى استخدام الأراضي الزراعية بصفة متزامنة لإنتاج المحاصيل وتوليد الطاقة الكهربائية.

وقال عالم البيئة في جامعة سالينتو الإيطالية، تيودورو سيمرارو، إن ما يميز الخلايا الكهروضوئية الزراعية عن منشآت الطاقة الشمسية التقليدية المثبتة على الأرض وجود مشروع زراعي في المنشأة.

وقال: “لا يمكننا التحدث عن الزراعة الكهروضوئية إذا لم يشارك أحد المهتمين بالمجال الزراعي في المشروع، أو إذا لم تكن هناك مزرعة مهتمة بزراعة التربة أو استخدامها”.

ولاشك بأن هذا البحث والاستنتاج بحاجة الى تسويق يكون مرافقا لتسويق الألواح الشمسية بل وأن يكونا مرتبطين معا لكي تنعكس فائدة هذه الألواح من حيث توفير الطاقة سوءا على الواقع الزراعي والبيئي العالمي

اقرأ أيضًا: إزالة الكربون من المياه.. العرب يستخدمون الطاقة الشمسية في محطات التحلية

بهدف إزالة الكربون وخفض التكلفة، اتجهت العديد من الدول إلى إنشاء محطات تحلية مياه تعمل بالطاقة المتجددة، باعتبارها إحدى الطرق النظيفة ورخيصة الثمن مقارنة بالطرق العادية.

وتمتلك بعض الدول العربية خططًا نحو التوسع في استخدام الطاقة المتجددة لتحلية المياه، في إطار تخفيض التكلفة وتخفيف الضغط عن الوقود الأحفوري، والعمل على إزالة الكربون من قطاع المياه.

وخلال العام الماضي (2021)، بلغ استهلاك الطاقة عالميًا 595.15 إكساجول، وشكّل الوقود الأحفوري -النفط والغاز الطبيعي والفحم- من بينها 82%، في حين كانت الطاقة الكهرومائية والطاقة النووية والطاقة المتجددة مجتمعة تُلبي باقي الاستهلاك، وفق المراجعة الإحصائية السنوية لشركة النفط البريطانية بي بي.

السعودية

وتضمنت رؤية السعودية 2030 مشروعًا لتحلية المياه المالحة باستخدام الطاقة الشمسية، يقوم على استغلال الشعاع الشمسي بالمملكة.

وفي نوفمبر/تشرين الثاني 2018، أطلقت السعودية مشروع تحلية المياه المالحة عن طريق الطاقة الشمسية بهدف تقليل التكلفة، وإزالة الكربون من قطاع تحلية المياه.

ويتضمّن المشروع محطة فرعية لتحلية المياه تعتمد على تقنيات التناضح العكسي بسعة 60 ألف متر مكعب في اليوم الواحد، ويمكنها أن تصل إلى 90 ألف متر مكعب من المياه يوميًا، وكذلك محطة فرعية لإنتاج الطاقة الكهربائية باستخدام الألواح الكهروضوئية الشمسية.

وتمد محطة الطاقة الشمسية محطة التحلية بـ10 ميغاواط من الكهرباء يوميًا.

وبحسب الموقع الإلكتروني لرؤية السعودية 2030، استطاع المشروع تحلية 7 ملايين متر مربع من المياه المالحة حتى الآن، كما بلغت نسبة انخفاض تكلفة تحلية المياه عن طريق الطاقة الشمسية 40% للمتر المكعب الواحد.

وساعد مشروع تحلية المياه بالطاقة الشمسية على إزاحة 14 ألف طن من الانبعاثات الضارة، وتوفير نحو 1.1 مليون برميل نفطي.

ومن أبرز استخدامات الطاقة الشمسية لتوفير المياه العذبة في السعودية كذلك مشروع شركة البحر الأحمر الذي ينتج مياهًا معبأة مستخلصة بالكامل من أشعة الشمس والهواء، وتعتمد على الطاقة الشمسية واستخلاص بخار المياه العذبة من الهواء وتحويله إلى مياه معدنية، وكذلك يعبّئ المياه التي تنتجها الألواح الهيدروجينية ضمن محطة تعمل بالطاقة الشمسية.

الإمارات

تسعى دولة الإمارات إلى التوسع في استخدام التقنيات التي تعتمد على الطاقة المتجددة في تحلية المياه، باعتبارها أحد الحلول المستدامة لتلبية احتياجات البلاد المائية التي تفتقر إلى مصادر المياه العذبة، وللعمل على إزالة الكربون.

وتقع في مجمع محمد بن راشد آل مكتوم للطاقة الشمسية محطة تحلية مياه تعمل باستخدام الطاقة الشمسية الكهروضوئية بتقنية التناضح العكسي -الحل الأمثل لمعالجة المياه- والطاقة الشمسية الكهروضوئية.

وتبلغ القدرة الإنتاجية للمحطة 50 مترًا مكعبًا، أي نحو 11 ألف جالون يوميًا، وتعمل على تزويد منشآت البحث والتطوير في مجمع محمد بن راشد بمياه الشرب عالية الجودة.

وتؤكد الإمارات أنها تعمل على إزالة الكربون من قطاع المياه، فبحسب رئيس دائرة الطاقة في أبوظبي، عويضه المرر، تعمل في أبوظبي 4 محطات تحلية مياه بتقنية التناضح العكسي تسهم بنسبة 24% من إجمالي إنتاج المياه المحلاة في أبوظبي، مع توقع ارتفاعها إلى 43% بحلول 2025.

وتتوقع إمارة أبوظبي أن تُسهم مشروعات التناضح العكسي التي ستُنفذ حتى عام 2030، في خفض 4 ملايين طن من انبعاثات ثاني أكسيد الكربون سنويًا.

مصر

تتجه مصر خلال المدة الحالية إلى التوسع في مجال تحلية المياه عبر إنشاء محطات جديدة، بصفتها أحد الحلول الإستراتيجية للحفاظ على مواردها المائية.

وتضمّنت خطة مصر بناء العديد من محطات تحلية المياه التي تعمل بالطاقة المتجددة، وذلك بمشاركة مجموعة من المستثمرين.

وبحسب ما نشره موقع بلومبرغ في أغسطس/آب 2021، يستهدف صندوق مصر السيادي بناء 17 محطة تحلية جديدة تعمل بالطاقة المتجددة، بالشراكة مع مستثمرين محليين وأجانب.

و وفقًا للرئيس التنفيذي لصندوق مصر السيادي، أيمن سليمان، تبحث القاهرة عن مستثمرين للمشاركة في بناء 10 محطات تحلية مياه تعمل بالطاقة المتجددة بحلول 2025 بتكلفة تصل إلى 2.5 مليار دولار.

وتستهدف مصر إنتاج 2.8 مليون متر مكعب من المياه يوميًا عبر الـ17 محطة لتحلية المياه التي تعمل بالطاقة الشمسية والمصادر المتجددة الأخرى.

وتجري مصر محادثات مع شركة “سكاتك” النرويجية للطاقة المتجددة، بشأن التعاون في مجال تحلية المياه باستخدام الطاقة المتجددة.

وكان وزير الكهرباء المصري، محمد شاكر، قد أكد في وقت سابق، أن المسؤولين المعنيين في مصر عكفوا على وضع خطة منهجية للاستفادة من الطاقة المتجددة لتحلية المياه.