الزراعة الشمسية: دمج الزراعة مع الألواح الشمسية

مع تسارع النمو السكاني وارتفاع الطلب العالمي على الغذاء والطاقة، يواجه العالم معضلة كبرى: كيف يمكن تلبية الاحتياجات دون استنزاف موارد الأرض أو الإضرار بالبيئة؟ تقليدياً، كان يُنظر إلى الزراعة وإنتاج الطاقة على أنهما مجالان متوازيان يتنافسان على الأراضي، خصوصاً في الدول التي تعاني من محدودية المساحات الزراعية. لكن في السنوات الأخيرة ظهر حل مبتكر يغيّر المعادلة تماماً: الزراعة الشمسية، وهو دمج الزراعة مع الألواح الشمسية في مساحة واحدة لتحقيق الاستفادة القصوى من الأرض.

ما هي الزراعة الشمسية – Agrivoltaics؟

الزراعة الشمسية هي نظام يجمع بين إنتاج الغذاء وتوليد الكهرباء في نفس الموقع. يتم تركيب الألواح الشمسية فوق الأراضي الزراعية على ارتفاعات أو زوايا مدروسة بحيث تسمح بمرور جزء من أشعة الشمس إلى المحاصيل، بينما تستفيد الألواح من الباقي لإنتاج الطاقة الكهربائية.

هذا الدمج لا يقتصر فقط على توليد الكهرباء، بل يمكن ربطه بأنظمة ري ذكية تعمل بالطاقة الشمسية، أو أنظمة استشعار لمراقبة نمو النباتات، مما يجعل المزرعة أكثر استدامة وفعالية.

الفوائد الاقتصادية والبيئية

١– مضاعفة الاستفادة من الأرض

بدلاً من أن تكون هناك منافسة بين الطاقة والزراعة، تتحول الأرض إلى مصدر مزدوج للعوائد. فالمزارع يحصل على محصوله المعتاد، وفي الوقت نفسه يبيع الكهرباء لشبكة الكهرباء أو يستعملها لتشغيل معداته الزراعية.

٢– توفير المياه

الألواح الشمسية تقلل من أشعة الشمس المباشرة على التربة، ما يقلل معدل التبخر بنسبة قد تصل إلى ٢٠٪ أو أكثر. هذه الميزة بالذات مهمة جداً في المناطق الجافة وشبه الجافة، حيث الماء مورد نادر.

٣– حماية النباتات

وجود الألواح يوفر “مظلة” طبيعية تحمي المحاصيل من موجات الحر الشديدة أو الصقيع المفاجئ. هذا يعني أن بعض الخسائر الموسمية يمكن تجنبها، مما يرفع من استقرار دخل المزارع.

٤– تحسين جودة بعض المحاصيل

بعض المحاصيل مثل الطماطم، الخس، الفلفل، الفراولة، وحتى بعض الأعشاب الطبية تنمو بشكل أفضل تحت الظل الجزئي. السبب أن الظل يقلل من الضغط الحراري على النبات، فيركز طاقته على النمو والإثمار بدلاً من مقاومة الحرارة.

٥– دخل إضافي ومستدام

من خلال نظام الزراعة الشمسية، المزارع لا يعتمد فقط على موسم الحصاد لدخله، بل يحقق إيراداً شهرياً من بيع الكهرباء، مما يوفر له استقراراً مالياً ويحميه من تقلبات السوق الزراعية.

التحديات

رغم الفوائد الكبيرة، يواجه النظام عدة تحديات:

• تكلفة التركيب الأولية: بناء الهياكل وشراء الألواح قد يكون مكلفاً، خاصة في المشاريع الصغيرة.
• التصميم المناسب: يجب تصميم الهياكل بحيث تسمح بمرور المعدات الزراعية (جرارات، حصادات) بين الصفوف، وهذا يتطلب تخطيطاً هندسياً خاصاً.
• اختيار المحاصيل: ليست كل النباتات مناسبة للظل الجزئي، لذا يجب دراسة طبيعة المحاصيل المزروعة بعناية.
• إدارة الطاقة والزراعة معاً: المزارع يحتاج إلى معرفة جديدة تجمع بين تقنيات الزراعة والطاقة الشمسية، مما قد يتطلب تدريباً إضافياً.

التفاصيل التقنية

• ارتفاع الألواح

عادة يتم رفع الألواح الشمسية لمسافة تتراوح بين ٢ إلى ٥ أمتار عن سطح الأرض، بحيث تسمح بمرور أشعة الشمس الكافية للمحاصيل، وفي الوقت نفسه تسمح بمرور الآلات الزراعية تحتها.

• زاوية الميلان

تصميم الزاوية مهم جدًا. بعض الأنظمة تعتمد على هياكل ثابتة بزاوية معينة، بينما الأنظمة المتقدمة تستخدم “المتعقبات الشمسية” (Solar Trackers) التي تغيّر زاوية الألواح حسب حركة الشمس.

• كثافة الألواح

لا يتم تركيب الألواح بكثافة مثل المحطات التقليدية، بل تكون متباعدة لتمرير كمية مناسبة من الضوء للنباتات. عادة ما يُترك ما بين ٣٠٪ إلى ٥٠٪ من المساحة مفتوحة للضوء المباشر.

• أنظمة الري

بما أن المشروع يعتمد على تكنولوجيا حديثة، غالبًا ما يتم دمج أنظمة ري بالتنقيط تعمل بالطاقة الشمسية، مما يقلل استهلاك المياه ويرفع كفاءة استخدام الطاقة.

تجربة الصين للزراعة الشمسية في تخفيف الفقر

تُعد الصين من أبرز النماذج في العالم لاستخدام الزراعة الشمسية كأداة للتنمية الاجتماعية. فمنذ عام ٢٠١٤، أطلقت الحكومة الصينية مشروعاً وطنياً يُعرف بـ تخفيف الفقر بالطاقة الشمسية (Solar Poverty Alleviation Project).

الفكرة تقوم على بناء محطات شمسية صغيرة أو أنظمة زراعة شمسية في القرى الفقيرة، بحيث يحصل السكان المحليون على دخل مزدوج:

• من بيع الكهرباء للشبكة.
• ومن الزراعة أو تربية المواشي والدواجن تحت الألواح.

النتائج كانت مبهرة:

• بحلول عام ٢٠٢٠، أنشأت الصين أكثر من ٢٦ ألف محطة شمسية صغيرة في إطار هذا المشروع.
• المشروع ساهم في تحسين مستوى معيشة حوالي ٢ مليون أسرة فقيرة موزعة على أكثر من ١٦ محافظة.
• القرى المستفيدة حققت دخلاً سنوياً ثابتاً من بيع الكهرباء يتراوح بين ٦٠ ألف و١٢٠ ألف دولار أمريكي، بالإضافة إلى الاستفادة الزراعية.

هذه التجربة أظهرت أن الزراعة الشمسية ليست مجرد تقنية لإنتاج الكهرباء والغذاء، بل يمكن أن تتحول إلى أداة فعالة لمحاربة الفقر وتحقيق العدالة الاجتماعية، خاصة في المناطق الريفية النائية.

فرص تطبيق الزراعة الشمسية في المنطقة العربية

المنطقة العربية، خصوصًا السودان ودول الخليج، لديها بيئة مثالية لتطبيق الزراعة الشمسية:

• السودان: يمتلك السودان مساحات زراعية واسعة مع مستويات إشعاع شمسي عالية جداً. الجمع بين الألواح الشمسية والزراعة يمكن أن يحل مشكلتين معًا: نقص الكهرباء في المناطق الريفية وتبخر المياه في الزراعة المطرية والمروية. تخيل لو أن مشاريع الجزيرة أو الشمالية تم دمجها مع الزراعة الشمسية، حينها يمكن توفير مياه، إنتاج كهرباء، وزيادة دخل المزارعين.
• الخليج: رغم محدودية الأراضي الزراعية، إلا أن دول الخليج تستورد معظم غذائها. تطبيق الزراعة الشمسية يمكن أن يساهم في تعزيز الأمن الغذائي عبر استغلال الأراضي الزراعية المحدودة بكفاءة أعلى. إضافةً إلى ذلك، المناخ الصحراوي يجعل تقليل التبخر وحماية النباتات من الحرارة الشديدة أمراً بالغ الأهمية.

مستقبل الزراعة الشمسية

المستقبل يحمل الكثير من الفرص لهذا المجال. مع انخفاض أسعار الألواح الشمسية وتطور الهياكل الهندسية، سيصبح تطبيق الزراعة الشمسية أكثر سهولة وبتكلفة أقل.

تتوقع الدراسات أن هذا النظام قد يغطي حوالي ١٪ فقط من الأراضي الزراعية عالمياً، لكنه في المقابل يمكن أن يوفر طاقة نظيفة تكفي مئات الملايين من البشر، دون التأثير سلبًا على إنتاج الغذاء.

أيضاً، مع انتشار تقنيات الذكاء الاصطناعي وإنترنت الأشياء، يمكن أن تصبح المزارع الشمسية أكثر ذكاءً، حيث تتم مراقبة النمو والري والطاقة بشكل لحظي، مما يضاعف من كفاءة الإنتاج.

الخلاصة

الزراعة الشمسية ليست مجرد فكرة نظرية، بل هي حل عملي لمستقبل أكثر استدامة. إنها تثبت أن الزراعة والطاقة لا يجب أن يتنافسا، بل يمكن أن يتكاملا في خدمة الإنسان والبيئة معاً. من خلال هذا النموذج، نستطيع أن نواجه اثنين من أكبر التحديات العالمية: الأمن الغذائي والطاقة النظيفة.

في النهاية، يمكن القول إن الزراعة الشمسية هي خطوة ذكية نحو عالم أكثر خضرة وأكثر عدلاً في استخدام الموارد.

المراجع :

·  Photovoltaic Poverty Alleviation Projects in China: Review and Policy Recommendations – ResearchGate.
https://www.researchgate.net/publication/336041657_A_Review_on_photovoltaic_poverty_alleviation_projects_in_China_conjunctures_current_status_and_policy_recommendations

·  Nature Communications: Poverty Alleviation and Solar Energy in Rural China – Nature.
https://www.nature.com/articles/s41467-020-15826-4

·  Sustainability Journal: Solar Energy and Poverty Alleviation in China – Frontiers in Sustainability.
https://www.frontiersin.org/journals/sustainability/articles/10.3389/frsus.2022.1072141/full

·  China’s Solar Power Farms and Food Security – Wall Street Journal.
https://www.wsj.com/world/china/china-solar-power-farms-food-security-fb104751