حامل شمسي زراعي

تُظهر أنظمة دعم الخلايا الكهروضوئية الزراعية مزايا قيمة متعددة الأبعاد في سيناريوهات الزراعة والتربية، وتحديداً في الجوانب الخمسة التالية:

▶ توليد الطاقة الكهروضوئية، زيادة الدخل والكفاءة

• إيرادات الكهرباء: يُولّد النظام الكهرباء باستمرار باستخدام الألواح الكهروضوئية، والتي يمكن بيعها لشبكة الكهرباء أو استخدامها للاستهلاك الذاتي. فعلى سبيل المثال، يستخدم مشروع الطاقة الكهروضوئية التكميلي للثروة الحيوانية بقدرة 400 ميغاواط في مقاطعة شانغي بمقاطعة خبي وحدات كهروضوئية ثنائية الوجه من السيليكون أحادي البلورة بقدرة 650 واط/لوحة، مما يزيد من إنتاج الطاقة السنوي بنسبة 15% مقارنةً بالوحدات التقليدية. ومن المتوقع أن يُولّد مشروع CITIC Pacific Energy Tonglu للطاقة الكهروضوئية التكميلي للثروة الحيوانية ما متوسطه 110 ملايين كيلوواط/ساعة سنويًا، مما يوفر 13,500 طن من الفحم التقليدي ويقلل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون بمقدار 35,400 طن.

• توفير تكاليف الكهرباء: يمكن للألواح الكهروضوئية توفير الكهرباء للمزارع أو مواقع الزراعة، مما يقلل من تكاليف التشغيل. وقد أفادت بعض المزارع بأن نموذج "التكامل بين الطاقة الكهروضوئية وتربية الماشية" يمكن أن يوفر لها ما يقارب 30% من تكاليف الكهرباء.

▶ تحسين بيئة التكاثر (سيناريوهات التكاثر)

• التظليل والتبريد في الصيف: توفر الألواح الكهروضوئية ظلاً طبيعياً للحيوانات في المزارع خلال فصل الصيف، مما يقلل بشكل فعال من درجة حرارة بيئة التربية. وفي مشاريع تربية الماشية والطاقة الشمسية المتكاملة، يمكن للألواح الشمسية خفض درجة حرارة حظائر الأغنام بمقدار 3-5 درجات مئوية في الصيف، مما يوفر ظروفاً مناسبة لنمو الماشية.

• العزل الشتوي والحماية من الرياح: توفر الألواح الشمسية أيضًا العزل في فصل الشتاء، مما يقلل من فقدان الحرارة ويحسن بيئة المعيشة الشتوية للماشية.

• تقليل الإجهاد الحراري: توفر الألواح الشمسية الظل للماشية، مما يقلل من الإجهاد الحراري ويعزز بيئة تربية صحية.

▶ قابل للتخصيص والتجميع السريع

• يتميز المنتج بتصميم معياري، حيث يتم تجميعه مسبقًا بشكل شامل قبل الشحن. ولا يتطلب تركيبه في الموقع أي قطع أو حفر، بل مجرد توصيلات بالبراغي، مما يقلل بشكل كبير من مدة الإنشاء. كما أنه قابل للتكيف بمرونة مع احتياجات العملاء الخاصة من حيث المسافات المختلفة، وعدد مواقف السيارات، والأشكال الهيكلية، بما يلبي متطلبات مشروع "خطة واحدة، تصميم واحد".

▶ تحسين بيئة الزراعة (سيناريوهات الزراعة)

• تنظيم ضوء الشمس: من خلال التحكم في المسافة بين الألواح الشمسية (توسيعها إلى أكثر من 4 أمتار، وتحقيق نفاذية ضوئية تتراوح بين 30% و70%)، يمكن توفير ظروف إضاءة مناسبة للمحاصيل ذات الاحتياجات الضوئية المختلفة. في مشاريع زراعة الشاي الهجينة التي تجمع بين الطاقة الشمسية والضوء الطبيعي، تعمل الألواح الشمسية على تقليل أشعة الشمس المباشرة في الصيف، وبالتزامن مع تفضيل أشجار الشاي للضوء المنتشر، تُحسّن جودة الشاي وتُنتج الكهرباء في الوقت نفسه.

• حماية المحاصيل: يمكن للألواح الشمسية حماية المحاصيل من البرد والصقيع والجفاف وارتفاع درجة الحرارة، مما يؤدي إلى استقرار المحاصيل.

• تأثير كبير في توفير المياه: يقلل تأثير التظليل للألواح الشمسية من تبخر رطوبة التربة، مما يوفر حوالي 20٪ من مياه الري.

▶ الاستخدام الأمثل للأراضي

• الاستخدام المزدوج للأراضي: تحقيق نموذج ثلاثي الأبعاد لاستخدام الأراضي، يجمع بين توليد الطاقة على السطح والزراعة/التربية تحته، مما يُحسّن بشكل ملحوظ كفاءة الإنتاج الشاملة لكل وحدة مساحة. على سبيل المثال، يُحقق مجتمع تربية الماشية والطاقة الشمسية المتكامل في مدينة هيلي استخدامًا فعالًا للمساحة ثلاثية الأبعاد.

• تحسين معدل استغلال الأراضي المتكاملة: في مشروع زراعة الشاي والطاقة الشمسية، تم اعتماد تصميم صفوف مفردة ذات مسافات واسعة ودعم عالٍ للمكونات، وذلك لتعظيم الاستفادة من مساحة مزارع الشاي وضمان التنمية المستدامة بيئيًا. كما يمكن لنظام الدعم المرن أن يزيد من استغلال الأراضي بأكثر من 30%.

▶تعزيز الزراعة الدائرية

• في سيناريو التكامل بين الثروة الحيوانية والطاقة الشمسية، يمكن استخدام روث الماشية التي تربى تحت الألواح الكهروضوئية، بعد التخمير، كسماد عضوي للأراضي الزراعية المحيطة، مما يقلل من استخدام الأسمدة الكيميائية ويشكل سلسلة صناعة زراعية دائرية من "توليد الطاقة الكهروضوئية - التربية المتخصصة - الزراعة البيئية".

حدود

تثبيت	أرضي
مؤسسة	ركائز لولبية / خرسانية
أحمال الرياح	تصل سرعتها إلى 60 متر/ثانية
حمولة الثلج	1.4 كيلو نيوتن/م²
ارتفاع الخلوص	2.5–5.5 متر
نوع الإطار	إطار ثابت الإمالة / إطار قابل للتعديل الإمالة / إطار مرن / إطار تتبع
المعايير	GB50009-2012، EN1990:2002، ASCE7-05، AS/NZS1170، JIS C8955:2017، GB50429-2007
مادة	ألومنيوم مؤكسد AL6005-T5، فولاذ مقاوم للصدأ SUS304
ضمان	ضمان لمدة 10 سنوات

 

السيناريوهات القابلة للتطبيق

▶ سيناريوهات الطاقة الشمسية الكهروضوئية + الزراعة

تم تطبيق أنظمة دعم الخلايا الكهروضوئية الزراعية بنجاح في سيناريوهات زراعية متنوعة:

 

• نظام الشاي الكهروضوئي التكميلي: في مقاطعة منغهاي، شيشوانغباننا، بمقاطعة يونان، يُعتمد نموذج "توليد الطاقة على الألواح وزراعة الشاي تحتها". وبالجمع بين خصائص أشجار الشاي - تفضيلها للظل والرطوبة والضوء المنتشر - يُحسّن هذا النهج المبتكر، الذي يستخدم مسافات كبيرة ودعامات عالية وترتيب وحدات أحادية الصف، جودة الشاي مع توليد الكهرباء، مما يحقق فعلياً "الاستخدام المزدوج للأرض".

 

• نظام الأعشاب الطبية التكميلي: في مقاطعة نينغمينغ بمقاطعة غوانغشي، يُعتمد نموذج زراعي ثلاثي الأبعاد يجمع بين مشروع الطاقة الشمسية ومؤسسة زراعية ونباتات الطب الصيني التقليدي. تُزرع أشجار الخوخ الخماسي الأصابع تحت أكثر من 1300 مو من الألواح الشمسية، بإنتاجية تصل إلى 1000 كيلوغرام لكل مو، وربح يتجاوز 10000 يوان، مما يحقق توليد الطاقة من الألواح وزراعة الأعشاب الطبية تحتها. كما تستكشف مقاطعة شيفنغ بمقاطعة قويتشو نموذجًا جديدًا يجمع بين توليد الطاقة من الألواح وزراعة الأعشاب الطبية تحتها، حيث تخطط لزراعة الهليون وأنواع أخرى من الطب الصيني التقليدي تحت أكثر من 2000 مو من الألواح الشمسية.

 

• مشروع تكميلي للطاقة الشمسية الكهروضوئية للبرتقال/الفاكهة: في مقاطعة شينبينغ، يوشي، بمقاطعة يونان، تم دمج مشروع لتوليد الطاقة الكهروضوئية مع الزراعة والغابات والبساتين لتشكيل مشروع تجريبي "للطاقة الكهروضوئية التكميلية البرتقالية". كما تم تركيب دعامات كهروضوئية مرنة من شركة جوشنغ للتكنولوجيا فوق البساتين، مما يوفر ضوء الشمس الكافي ومساحة واسعة لنمو المحاصيل.

 

• الزراعة التقليدية: في الجبال الجرداء أو المنحدرات، يُعتمد نموذج ذو دعامات عالية ومسافات واسعة. تُرفع دعامات الخلايا الكهروضوئية إلى ارتفاع 2.5 متر فوق سطح الأرض، بزاوية ميل ثابتة تبلغ 27 درجة، مما يحقق استغلالًا "مجزأً" لأشعة الشمس. تُزرع تحت الألواح أعشاب طبية عالية الكفاءة ومنتجات زراعية اقتصادية عالية الكفاءة.

 

▶ سيناريوهات الطاقة الشمسية الكهروضوئية وتربية الماشية (مشروع تكميلي للطاقة الشمسية الكهروضوئية لتربية الماشية)

 

• تربية الماشية (الأبقار والأغنام): في مقاطعة شانغي بمقاطعة خبي، يستخدم مشروعٌ تكميليٌّ للطاقة الشمسية الكهروضوئية لتربية الماشية، بقدرة 400 ميغاواط، وحداتٍ كهروضوئية ثنائية الوجه مصنوعة من السيليكون أحادي البلورة. تُثبَّت هذه الوحدات على دعاماتٍ أنبوبيةٍ خرسانية، مما يوفر قدرةً عاليةً على تحمل الأحمال ومقاومةً للاحتكاك والاصطدامات من الماشية. وفي مشروع شينخوا المتكامل للطاقة الشمسية الكهروضوئية لتربية الماشية، تُخفِّض الألواح الكهروضوئية درجة حرارة حظيرة الأغنام بمقدار 3-5 درجات مئوية في الصيف، مما يوفر ظروفًا مناسبةً لنمو الأغنام.

 

• تربية الدواجن: في منطقة تربية الماشية المتكاملة مع الطاقة الشمسية في بلدة هيلي، بمقاطعة غاوتاي، تُربى الدجاجات والإوز في بيئة مفتوحة تحت ألواح الطاقة الشمسية. توفر هذه الألواح ظلاً طبيعياً ومناخاً محلياً ملائماً للدواجن. وفي محطة هواماتشي للطاقة الشمسية التابعة لشركة فوغو إنرجي دينغبيان للطاقة الجديدة، لا تقتصر وظيفة الألواح الشمسية على توليد الكهرباء فحسب، بل توفر أيضاً مأوى طبيعياً للماشية، حيث توفر الظل في الصيف والحماية من الرياح في الشتاء، مما يُسهم في نمو صحي للدجاج والأغنام.

 

• نظام تكميلي بين الطاقة الشمسية والسمكية: في دلتا نهر اللؤلؤ ومناطق البحيرات في وسط الصين، تستخدم أنظمة دعم الخلايا الكهروضوئية المرنة تصميمًا واسع النطاق لتقليل عدد الأساسات الركائزية، مما يقلل بشكل كبير من التداخل مع أنشطة تربية الأحياء المائية في أحواض الأسماك. ويضمن التباعد المحسوب علميًا بين الصفوف توفير ضوء الشمس الكافي تحت الماء، مما يحقق تكاملًا مثاليًا بين توليد الطاقة الكهروضوئية وتربية الأحياء المائية المتطورة.

 

 

ملاحظات هامة:

▶ اعتبارات مرحلة التصميم

• دراسة متطلبات الإضاءة للمحاصيل/الماشية: من الضروري إجراء دراسة شاملة لاحتياجات المحاصيل المزروعة من الضوء. وقد شهدت بعض المشاريع الزراعية التكميلية للطاقة الشمسية انخفاضًا في غلة المحاصيل أو ظاهرة "الضوء فوق الأرض" نتيجةً لقيود تقنية كالدعامات الثابتة. لذا، ينبغي تعديل المسافة بين المكونات وزاوية ميلها وفقًا لكثافة الضوء التي يتعرض لها المحصول لتجنب التظليل المفرط.

 

• التوافق مع الميكنة الزراعية: إذا كان من المخطط استخدام آلات زراعية كبيرة في منطقة الزراعة، فيجب تصميم أدنى نقطة في إطار الدعم بحيث تكون على ارتفاع 4-5 أمتار على الأقل فوق سطح الأرض، ويجب تركيب دعامات مضادة للاهتزاز لمنع الاصطدامات مع الآلات.

 

• توفير مساحة لأنشطة تربية الحيوانات: في مشاريع تربية الماشية، ينبغي توفير مساحة كافية لأنشطة الماشية وتفتيش العاملين. كما يجب أن تتوافق المسافة بين أعمدة الدعم مع متطلبات مرور الحيوانات.

 

• المسح الجيولوجي السابق: ينبغي اختيار أنواع الأساسات المناسبة بناءً على نوع التربة - تتطلب أساسات التربة اللينة تقييمًا دقيقًا، بينما يمكن استخدام الركائز الحلزونية لتحسين كفاءة البناء في طبقات التربة الصقيعية/الصخور.

 

• يجب مراعاة الظروف المناخية بشكل كامل: في المناطق المعرضة للأعاصير، يجب تحسين التصميم المقاوم للرياح (يجب أن تخضع هياكل شبكة الكابلات لاختبارات نفق الرياح)؛ في المناطق المرتفعة والباردة، يلزم حساب حمل الثلج.

 

▶ احتياطات مرحلة التركيب

• جودة بناء الأساسات: يجب أن تكون قاعدة الدعم متينة، مع مقاومة كافية للسحب، وأن يتم التحكم في انحراف التركيب في حدود ±5 مم.

 

• التحكم في دقة التركيب: يجب أن تتوافق الزاوية بين المستويين الأفقي والرأسي مع زاوية الميل التصميمية، مع عدم تجاوز خطأ التركيب ±2 درجة.

 

• مواصفات المثبتات: يجب استخدام قطع غيار قياسية متطابقة عند نقاط توصيل مكونات الدعم، ويجب أن يتوافق عزم الربط مع المواصفات. يُمنع منعًا باتًا تقليل عدد البراغي والحلقات المسطحة والحلقات الزنبركية.

 

• الحماية من التآكل: ينبغي معالجة القطع الفولاذية بإجراءات مضادة للتآكل، وينبغي صقل اللحامات لتصبح ناعمة، وينبغي أن تكون الواجهات خالية من النتوءات.

 

 

ملخص

تُعدّ أنظمة دعم الطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية بنيةً أساسيةً للنماذج التكميلية للطاقة الشمسية الكهروضوئية الزراعية والرعوية. فهي تدمج بذكاء توليد الطاقة الشمسية الكهروضوئية مع الإنتاج الزراعي، مما يحقق نموذجًا مبتكرًا لاستخدام الأراضي يتمثل في "توليد الطاقة على الألواح، والزراعة/التربية تحتها".

 

من الناحية التقنية، يوفر النظام خيارات تكوين مرنة بناءً على سيناريوهات تطبيق محددة: في سيناريوهات الزراعة، تعمل تصميمات مثل الدعامات العالية (≥2.5 متر)، والتباعد الكبير (6-20 متر)، ونفاذية الضوء القابلة للتحكم (30%-70%) على توفير إضاءة مناسبة ومساحة نمو للمحاصيل تحتها؛ في سيناريوهات تربية الماشية، تجمع الألواح الكهروضوئية بين توليد الطاقة والتظليل والتبريد والحماية من الرياح والعزل، مما يقلل بشكل فعال من درجة حرارة بيئة الماشية بمقدار 3-5 درجة مئوية في الصيف ويوفر ما يقرب من 30% من تكاليف الكهرباء لمزارع الماشية.

 

من الناحية الاقتصادية، يحقق هذا النظام قيمة مزدوجة تتمثل في "زيادة الدخل من توليد الطاقة + الإنتاج الزراعي". فعلى سبيل المثال، يمكن لمحطة طاقة شمسية زراعية بقدرة 400 ميغاواط أن تُنتج سنويًا مئات الملايين من الكيلوواط/ساعة، بالإضافة إلى عشرات الملايين من الكيلوواط/ساعة من الكهرباء النظيفة. علاوة على ذلك، يمكن استخدامها في الزراعة المختلطة مع الأعشاب الطبية والشاي والفواكه وغيرها من المحاصيل النقدية، مما يزيد من دخل المزارعين المجاورين ويُشكل سلسلة اقتصاد دائري مستدام.

 

من منظور السياسات، يستجيب هذا النظام بشكل فعال للاستراتيجية الوطنية "للانبعاثات الكربونية المزدوجة" وسياسات تنشيط الريف، ويتكيف مع بيئة السياسات المتعلقة "بالاستخدام الشامل للأراضي" و"خفض انبعاثات الكربون الزراعية". ومع تطور صناعة الطاقة الكهروضوئية ككل نحو سيناريوهات متنوعة واتجاهات صديقة للبيئة، سيستمر نطاق تطبيق أنظمة دعم الطاقة الكهروضوئية الزراعية في التوسع.

 

مرجع مشروع الطاقة الشمسية أولاً

• 
• 
•  

 

 

نقاط معرفية ذات صلة