علمی، پژوهشی و فناوری

علوم هفتم،

ترکیب کشاورزی با انرژی خورشیدی برای رسیدن به انتشار صفر کربن

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : با تشدید فشار جهانی برای انتشار صفر کربن، دانشمندان به روش «اگری‌ولتاییک»(Agrivoltaics) -ترکیب کشاورزی و انرژی خورشیدی- به عنوان روشی برای کاهش انتشار کربن ناشی از تولید مواد غذایی و در عین حال بهینه‌سازی عملکرد محصول و تولید انرژی روی آورده‌اند.

به نقل از ادونسد ساینس نیوز، براساس گزارش اخیر «هیئت بین‌دولتی تغییر اقلیم»(IPCC)، بخش‌های کشاورزی و جنگل‌داری دومین منبع آلاینده پس از بخش انرژی هستند که تا ۲۲ درصد از کل انتشار دی‌اکسید کربن جهان را به خود اختصاص می‌دهند.

«آستین کی»(Austin Kay) پژوهشگر «دانشگاه سوانسی»(Swansea University) انگلستان توضیح داد: اگری‌ولتاییک یک روش نوآورانه برای تولید انرژی‌های تجدیدپذیر است که می‌تواند به کربن‌زدایی صنعت کشاورزی کمک کند. در این روش، پنل‌های خورشیدی فتوولتائیک با تنظیمات کشاورزی ترکیب می‌شوند و کمک می‌کنند تا از همان قطعه زمین برای تولید برق و همچنین تولید غذا و کشت زمین استفاده شود. این کار می‌تواند به سادگی قرار دادن فتوولتائیک‌های سنتی در مزارع دام باشد یا روش‌های پیچیده‌تری را مانند نصب پنل‌های خورشیدی روی مزارع کشاورزی یا محیط‌های کشت محافظت‌شده مانند گلخانه‌ها شامل شود.

تأثیر این روش- حتی اگر در مقیاس نسبتا کوچک یا محلی اجرا شود- هنوز هم می‌تواند خیره‌کننده باشد. کی گفت: اتحادیه اروپا از راه پوشش دادن تنها یک درصد از مساحت کشاورزی کنونی خود با اگری‌ولتاییک می‌تواند به اهداف خود برای سال ۲۰۳۰ دست یابد. اگری‌ولتاییک با ارائه برق تولیدشده به صورت محلی، یک مسیر امیدوارکننده را برای کربن‌زدایی صنعت کشاورزی ارائه می‌دهد و اگر به درستی انجام شود، می‌توان آنها را بدون تأثیر منفی بر عملکرد محصولات استفاده کرد.

بهینه‌سازی اگری‌ولتاییک یک کار چالش‌برانگیز است که یافتن تعادل مناسب را بین عملکرد محصول و تولید انرژی خورشیدی شامل می‌شود. این امر مستلزم توجه دقیق به نحوه جذب، انعکاس یا انتقال نور از طریق راه‌اندازی فتوولتائیک و همچنین چگونگی تبدیل کارآمد نور خورشید به برق توسط سیستم است. همه این کارها همراه با مدیریت جریان گرما و انرژی انجام می‌شوند.

کی گفت: پنل‌های خورشیدی و محصولات کشاورزی هر دو به نور نیاز دارند. متعادل کردن میزان استفاده از این نور توسط فتوولتائیک‌ها و دریافت نور توسط محصولات زراعی، مشکل پیچیده‌ای است که به مکان، زمان، نیاز نوری محصول، نیاز به هرگونه حشرات گرده‌افشان مانند زنبورها و بسیاری از عوامل دیگر بستگی دارد. در عرض‌های جغرافیایی بالاتر معمولا نور کمتری در طول سال در دسترس محصول قرار می‌گیرد و به همین دلیل، احتمالا به انتقال نور از طریق فتوولتائیک‌ها نیاز است. در عرض‌های جغرافیایی پایین‌تر، این موضوع کمتر نگران‌کننده است زیرا اثرات سایه می‌تواند به ‌ویژه در فصول گرم‌تر مطلوب باشد.

کی خاطرنشان کرد که پژوهش‌های آینده احتمالا به شدت نور و طول موج مورد نیاز محصولات ویژه خواهند پرداخت اما پیش‌بینی او این است که همه چیز تغییر خواهد کرد.

وی افزود: امسال راندمان فتوولتائیک‌های آلی از ۲۰ درصد گذشت و در گذشته دستگاه‌هایی با طول عمر عملیاتی تا ۳۰ سال ساخته شده است. با این پیشرفت‌های مستمر و کاهش هزینه‌های تولید مولکول‌های آلی و ساخت دستگاه ممکن است روزی شاهد پروژه‌های اگری‌ولتاییک کمتری با استفاده از فتوولتائیک سیلیکونی سنتی باشیم و در عوض، پروژه‌هایی را در مقیاس بزرگ‌تر با استفاده از فتوولتائیک‌های نیمه‌شفاف و آلی ببینیم.

این پژوهش در مجله «Solar RRL» به چاپ رسید.