في السنوات الأخيرة، كان هناك اهتمام متزايد بمفهوم الطاقة الزراعية، والذي يتضمن الموقع المشترك لأنظمة الطاقة الشمسية الكهروضوئية (PV) والمحاصيل الزراعية على نفس الأرض. ولا يسمح هذا النهج المبتكر بتوليد الطاقة النظيفة فحسب، بل يوفر أيضًا مجموعة من الفوائد للمزارعين ومنتجاتهم. على وجه الخصوص، ثبت أن الخلايا الفولتية الزراعية تقلل من استهلاك المياه، وتزيد من إنتاجية المحاصيل، وتحسن صحة التربة. ومع ذلك، يبقى السؤال الرئيسي: كيف تعمل الخلايا الكهروضوئية في الظروف الجوية القاسية، مثل موجات الحر؟
أصدرت شركة Sun'Agri الفرنسية مؤخرًا نتائج اختبار يلقي الضوء على هذه المشكلة. وأجرت الشركة دراسة في تولوز بين يونيو وأغسطس 2020، خلال فترة من الطقس الحار والجاف بشكل خاص. وتضمن الاختبار مقارنة قطعتي أرض تجريبيتين لعباد الشمس: إحداهما كانت محمية بواسطة التركيب الزراعي لشركة Sun'Agri، والتي تتكون من وحدات كهروضوئية مرتفعة مدعومة بإطارات معدنية، والأخرى كانت منطقة مرجعية بدون حماية. وكانت القطعتين تقعان بجوار بعضهما البعض، وتعرضتا لظروف جوية متطابقة.
وكانت النتائج مذهلة. خلال الجزء الأكثر سخونة من اليوم، كانت درجة الحرارة في قطعة الأرض المحمية أقل باستمرار من تلك الموجودة في قطعة الأرض المرجعية. وتراوح الفرق من 2.2 درجة إلى 5.1 درجة حسب اليوم والوقت. ويعد هذا انخفاضًا كبيرًا، نظرًا لأن الإجهاد الحراري يمكن أن يلحق الضرر بالمحاصيل ويقلل الإنتاجية. كما توصلت الدراسة إلى أن التركيب الزراعي أدى إلى زيادة الرطوبة النسبية للمحاصيل الموجودة أسفل الألواح، وهو عامل إيجابي آخر في ظروف الجفاف. وتراوح الفرق في الرطوبة النسبية من 2.1% إلى 7.7%.
هذه النتائج جديرة بالملاحظة لعدة أسباب. أولاً، أظهروا أن الخلايا الفولتية الزراعية يمكن أن توفر حلاً عمليًا للمزارعين الذين يواجهون تحديات تغير المناخ، مثل موجات الحر الأكثر تواتراً وشدة. ويمكن لهذه التكنولوجيا أن تساعد في التخفيف من تأثير الظروف الجوية القاسية على المحاصيل، وبالتالي المساهمة في تحقيق الأمن الغذائي. ثانيًا، تؤكد الدراسة الأبحاث السابقة التي أشارت إلى أن الخلايا الكهروضوئية يمكن أن تخلق مناخًا محليًا مفيدًا للمحاصيل. يقلل الظل الذي توفره الألواح الكهروضوئية من أشعة الشمس المباشرة والإشعاع، الذي يمكن أن يكون ضارًا إذا تعرضت المحاصيل لفترات طويلة. تسمح الوحدات المرتفعة أيضًا بتدوير الهواء بشكل أفضل، مما يمكن أن يقلل من مخاطر الأمراض والآفات. ثالثًا، تؤكد النتائج على قدرة الخلايا الفولتية الزراعية على تعزيز التنمية المستدامة للزراعة. ومن خلال تمكين المزارعين من إنتاج الغذاء والطاقة على نفس الأرض، يمكن للخلايا الفولتية الزراعية أن تقلل الضغط على الموارد النادرة، مثل المياه والأراضي الصالحة للزراعة.
وبطبيعة الحال، فإن اختبار Sun'Agri لا يخلو من القيود والأسئلة. على سبيل المثال، تم إجراء الاختبار على مدار موسم واحد، وبالتالي لا يمكن توفير بيانات عن التأثيرات طويلة المدى للطاقة الزراعية على أداء المحاصيل. ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث لتقييم متانة وموثوقية التكنولوجيا على مدار سنوات ومناخات متعددة. وبالإضافة إلى ذلك، كان حجم عينة الاختبار صغيراً، وتتكون من قطعتين فقط من عباد الشمس. سيكون إجراء المزيد من الأبحاث على المحاصيل الأخرى، مثل الخضروات والفواكه، وفي مناطق مختلفة، مفيدًا لتحديد مدى تعميم النتائج. وأخيرا، لا تتناول الدراسة الجدوى الاقتصادية للطاقة الزراعية، والتي تعتمد على عوامل مختلفة مثل تكلفة المعدات، وسعر الكهرباء، والطلب على المنتجات.
وعلى الرغم من هذه القيود، تقدم دراسة Sun'Agri أدلة مشجعة على أن الخلايا الكهروضوئية يمكن أن تكون خيارًا قابلاً للتطبيق ومستدامًا للزراعة في الظروف الحارة والجافة. وتوفر هذه التكنولوجيا حلاً واعداً للزراعة الذكية مناخياً، والتي تهدف إلى تحسين قدرة المزارعين على الصمود وإنتاجيتهم في مواجهة تغير المناخ. وكما أدركت الأمم المتحدة، فإن الزراعة ضحية لتغير المناخ ومساهمة فيه في نفس الوقت، وبالتالي تتطلب أساليب مبتكرة تعالج كلا التحديين. ويمكن أن تلعب الخلايا الفولتية الزراعية دورًا رئيسيًا في هذا الجهد من خلال تمكين المزارعين من التكيف والتخفيف، مع المساهمة أيضًا في الانتقال إلى أنظمة الطاقة منخفضة الكربون. ومع استمرار البحث والتطوير، يمكن أن تصبح الخلايا الفولتية الزراعية أداة ذات قيمة متزايدة للتنمية المستدامة.