استخدامات الطاقة الشمسية في الزراعة

استخدام الطاقة الشمسية في الزراعة

يوجد على كوكب الأرض ثلاثة مصادر للطاقة المتجددة: تشكل الإشعاع الشمسي والحرارة من قلب الأرض (الطاقة الحرارية الأرضية) وقوة الجاذبية التي تنتج عن حركة الكواكب (طاقة المد والجزر) حوالي 99.9٪ من إجمالي الطاقة المتاحة على الأرض.

تتمثل الطاقة الشمسية في تحويل ضوء الشمس إلى أشكال من الطاقة التي يمكن استخدامها، وتشمل التقنيات الرئيسية للاستفادة من الطاقة الشمسية الخلايا الكهروضوئية (PV) والكهرباء الحرارية الشمسية والتدفئة والتبريد بالطاقة الشمسية، وتعتبر الطاقة الشمسية مصدرا هاما للطاقة في مختلف المجالات مثل الزراعة والمعالجة وخاصة في الري والتبريد والتجفيف.

• تجفيف المحاصيل والحبوب

يعد استخدام الشمس لتجفيف المحاصيل والحبوب من أقدم الأنواع وأكثرها استخدامًا تطبيقات الطاقة الشمسية ،  إن أبسط التقنيات وأقلها تكلفة هي السماح بالمحاصيل لتجف بشكل طبيعي في الحقل ، أو لنشر الحبوب والفاكهة في الشمس بعد الحصاد ،  يفسد ما يصل إلى 70 في المائة من المنتجات الزراعية أثناء العملية التقليدية للتجفيف في الهواء الطلق ، لا سيما في المناطق الاستوائية وشبه الاستوائية ، و بالتالي ، تفسد كميات كبيرة من الفواكه والخضروات في العديد من البلدان النامية ،

ومن الأسباب الشائعة عدم كفاية البنية التحتية ، وعدم كفاية قدرات المعالجة ، وتزايد صعوبات التسويق الناجمة عن تكثيف المنافسة والحمائية في الأسواق الزراعية العالمية ، في كثير من الأحيان ، يتم التجفيف على مستوى المزرعة بعد الحصاد مباشرة ، خاصة مع المحاصيل سريعة التلف ، في ذروة وقت الحصاد عندما تكون الأسواق المحلية مشبعة  ،يتيح تجفيف المنتجات الزراعية مثل الخضروات والفواكه واللحوم بالطاقة الحرارية أوقات تخزين أطول ونقل أسهل – مما يساهم في تحسين دخل السكان وحالة الإمداد  ، عيب هذه الأساليب هو أن المحاصيل والحبوب عرضة للتلف .

• تدفئة المياه

عادةً ما تتطلب عمليات تربية الماشية والألبان متطلبات كبيرة لتسخين الهواء والماء، ولذلك، يقوم مزارعو الدواجن الحديثون بتربية الحيوانات في مبانٍ مغلقة حيث تكون هذه العمليات ضرورية

• تسخين البيوت الزجاجية

تطبيق زراعي آخر للطاقة الشمسية هو تسخين البيوت الزجاجية ، يعتمد المنزل عادة على الشمس لتوفير احتياجات الإضاءة الخاصة به ، تم تصميم الدفيئة الشمسية لاستخدام الطاقة الشمسية للتدفئة والإضاءة ، تحتوي الدفيئة الشمسية على كتلة حرارية لتجميع وتخزين الطاقة الحرارية الشمسية ، وعازل للاحتفاظ بهذه الحرارة لاستخدامها أثناء الليل وفي الأيام الملبدة بالغيو  .

غالبًا ما تعتبر البيوت المحمية من الشمس خيارًا جيدًا للمزارعين الصغار، لأنها توفر حماية من الشمس وتحسن النمو النباتي
هناك طريقة فعالة من حيث التكلفة لتمديد موسم الزراعة للمزارعين في المناطق الباردة أو في المناطق التي تتميز بمناخ بارد
مع فترات طويلة من الطقس الغائم، قد يكون من الضروري استخدام التدفئة الشمسية .

استخدام الطاقة الشمسية في الري

تمثل الطاقة الشمسية إمكانيات هائلة للري الزراعي ، حيث يستخدم الري بالطاقة الشمسية طاقة الشمس لتشغيل مضخة توفير الماء للمحاصيل ومساعدتها على النمو. أصبحت طرق تشغيل مضخات المياه بالطاقة الشمسية متاحة الآن للمزارعين الصغار كفرصة كبيرة للمزارعين الريفيين خارج الشبكة الكهربائية لزيادة إنتاج المحاصيل والبقاء على قيد الحياة خلال فترات الجفاف بطريقة صديقة للبيئة.

علاوة على ذلك ، تكون الطاقة الشمسية مجانية وبوفرة خلال موسم الجفاف عندما تتطلب المحاصيل معظم مياه الري ، يمكن للمزارعين الذين يستغلون هذه الطاقة المجانية بكفاءة عن طريق ضخ المياه إلى الحقول وفي الخزانات المرتفعة أثناء النهار بينما تكون الشمس هي الأقوى أن يجنيوا فوائد ضخمة.

أثبتت أن أنظمة الضخ الكهروضوئية ناضجة تقنيًا ومناسبة للاستخدام في المناطق الريفية في البلدان النامية ، يمكن تطبيق الكهروضوئية في الضخ لمجموعة واسعة من العمليات ، وأهمها الري ، وتبريد المنتجات الزراعية ، وتهوية تربية الأحياء المائية ، ولكن أيضًا للسياج الكهربائي ، وإضاءة الدواجن ، ومكافحة الآفات .

يتم ضخ المياه بسهولة باستخدام الطاقة الشمسية، حيث تضرب الألواح الشمسية بأشعة الشمس لتحويلها إلى طاقة كهربائية، وتستخدم هذه الطاقة لتشغيل مضخة وحذافة لضخ المياه، ويتم ذلك باستخدام أقل عدد من الأجزاء المتحركة، وبالتالي فإن هذا النظام يتطلب أقل صيانة ووقت توقف عن العمل وتكاليف للمزرعة.

فوائد الطاقة الشمسية

الطاقة الشمسية لها أهمية كبيرة في الزراعة، حيث يمكن استخدامها في الإنتاج الزراعي بطرق متعددة وتوفير تكاليف كبيرة. يستخدم هذا القطاع الاقتصادي الهام الطاقة الشمسية مباشرة كوقود لتشغيل الأدوات والآلات والأجهزة الأخرى، ولتدفئة أو تبريد المباني، وإضاءة المزارع وما إلى ذلك. كما يتم استخدامها بشكل غير مباشر في إنتاج المواد الكيميائية والأسمدة وغيرها. يمكن استخدام الطاقة الشمسية في جميع هذه الوظائف الزراعية.

يمكن أن يزداد الاعتماد على الذات، ويقلل من التلوث وفواتير الوقود والكهرباء، مما يؤدي في النهاية إلى خفض تكاليف الإنتاج. يمكن استخدام مجمعات الطاقة الشمسية لتجفيف المحاصيل وتدفئة المساكن ومباني تربية الماشية والصوبات الزراعية. يمكن لسخانات المياه الشمسية توفير الماء الساخن لعمليات الألبان وتنظيف الحظائر والمساكن. يمكن للخلايا الشمسية تشغيل المزارع ومضخات المياه عن بعد وإضاءة الأضواء والأسوار الكهربائية.

يمكن تجديد المباني والحظائر للاستفادة من الإضاءة الطبيعية بدلاً من استخدام الإضاءة الكهربائية. وغالبًا ما تكون الطاقة الشمسية أكثر فعالية من تمديد الكهرباء، لذلك يمكن أن يكون استخدام الطاقة الشمسية مفيدًا جدًا في الممارسات الزراعية .

مزايا الطاقة الشمسية في الزراعة

تمكن الطاقة الشمسية الأراضي الزراعية من أن تصبح أكثر صداقة للبيئة وتوفر حلا للمتضررين من الجفاف، وتعتبر مزايا الطاقة الشمسية

• التخزين الشمسي أصبح أيضًا بسعر معقول

في العقود الماضية، كان تخزين الطاقة الشمسية مكلفا جدا للجميع. ولحسن الحظ، أصبح أكثر انتشارا بسبب توفره. حتى الآن، أصبح تخزين البطاريات شائعا بشكل متزايد للاستفادة من الطاقة الشمسية. يتم استخدام العديد من بطاريات الليثيوم أيون لهذا الغرض. في عام 2016، انخفض سعر تخزين الطاقة المتجددة بشكل كبير، ومن المتوقع أن يستمر انخفاض سعر تخزين بطاريات الليثيوم أيون بنسبة 20٪ إلى 30٪ في السنوات القادمة. يعد تخزين الطاقة أمرا ضروريا للمناطق المعرضة للكوارث الطبيعية.

• حل معقول للمشكلات المتعلقة بالجفاف

يجد الكثيرون ملاذا آمنا من خلال استخدام الطاقة الشمسية. تعتبر الطاقة الشمسية وسيلة تطبيقية أكثر خلال فترة الجفاف الطويلة، حيث تحتاج إلى أقل قدر من المياه للتشغيل. بالنسبة للكثيرين، تقلصت الزراعة بشكل كبير ومع ندرة الموارد المائية، لا تتحسن الأمور. تسمح الطاقة الشمسية بنمو الألواح الكهروضوئية بدلا من المحاصيل، وعلى الرغم من أن الطاقة الشمسية لا تعطي نفس العائد بالكامل، إلا أنها قد تكون الحل الأمثل للأراضي المتضررة.

• التربة تصبح موائل أفضل

إن توفير الطاقة من خلال الطاقة الشمسية يخلق بيئة أكثر ملاءمة للموئل للنباتات والحياة البرية ، عادة ما تكون الألواح الشمسية محاطة بالأراضي العشبية ، لا يشكل التركيب أي ضرر أو تهديد للنباتات ، أيضًا ، يمكن صيانتها بسهولة من خلال التحوط ، بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للحيوانات الحصول على مساحة أكبر للرعي ، مما يخلق بيئة تشبه المراعي ، لن تتضرر من الألواح الموجودة أعلاه أو تحت الأرض.