اگروفتوولتائیک در ایران: هم‌افزایی خورشید و کشاورزی برای آینده‌ای پایدار

اگروفتوولتائیک در ایران: انقلابی در کشاورزی و انرژی خورشیدی. بیاموزید چگونه با ترکیب هوشمندانه پنل‌های خورشیدی و مزارع، هم برق تولید کنید، هم مصرف آب را کاهش دهید و هم بهره‌وری محصولات باغی خود را افزایش دهید. بررسی پروژه‌های جهانی و پتانسیل اگروفتوولتائیک برای باغ پسته در ایران.

اخبار سبز کشاورزی؛ آیا می‌دانستید می‌توان هم‌زمان از یک قطعه زمین هم برق تولید کرد، هم مصرف آب را به طرز چشمگیری کاهش داد و هم محصولات کشاورزی، به ویژه باغی، با کیفیت‌تری برداشت کرد؟ این ایده شگفت‌انگیز پشت روش ترکیبی و همزمان تولید برق و کشاورزی قرار دارد که به آن اگروفتوولتائیک (Agrophotovoltaics) می‌گویند. این فناوری نوین که به اختصار AgroPV نیز نامیده می‌شود، در سال‌های اخیر در بسیاری از کشورها مورد توجه قرار گرفته و به عنوان راهکاری کلیدی برای بهینه‌سازی مصرف زمین و منابع شناخته می‌شود.

 

اگروفتوولتائیک در جهان؛ پیشگامان این فناوری نوین

تولید برق از روش اگروفتوولتائیک، یعنی استفاده هم‌زمان از زمین برای تولید برق خورشیدی و کشاورزی، در سال‌های اخیر در بسیاری از کشورها مورد توجه قرار گرفته است. در ادامه، با برخی از پیشگامان و پروژه‌های عملیاتی در این حوزه آشنا می‌شویم:

آلمان: پیشگام توسعه اگروفتوولتائیک در اروپا و جهان. پروژه معروف Fraunhofer ISE در مونیخ نمونه‌ای موفق از ترکیب تولید برق و کشاورزی در مقیاس صنعتی است.

ژاپن: به دلیل محدودیت شدید زمین، این کشور سرمایه‌گذاری ویژه‌ای روی AgroPV انجام داده است. بیشتر سیستم‌ها در مزارع برنج و سبزیجات نصب شده‌اند.

چین: با پروژه‌های وسیع اگروولتائیک، به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک مانند نینگ‌شیا و شین‌جیانگ، از این فناوری برای بهبود کیفیت خاک و جلوگیری از بیابان‌زایی استفاده می‌کند.

هند: استفاده گسترده از مزارع خورشیدی بالای زمین‌های زراعی در ایالت‌هایی مانند مهاراشترا و گجرات.

فرانسه: سرمایه‌گذاری روی مزارع خورشیدی و باغ‌ها (مانند انگور و زیتون) با رویکردی اکولوژیک برای حفظ تنوع زیستی.

ایتالیا: اجرای پروژه‌های بزرگ AgroPV در جنوب این کشور با تاکستان‌ها و مزارع گندم.

کره جنوبی: برنامه‌های دولتی حمایتی برای ترویج استفاده ترکیبی از زمین کشاورزی و خورشیدی.

ایالات متحده آمریکا: اجرای پروژه‌های پایلوت در ایالت‌هایی مانند آریزونا، کالیفرنیا و کلرادو.

کنیا و کشورهای شرق آفریقا: استفاده از AgroPV به عنوان ابزاری برای مقابله با خشکسالی و تأمین برق پایدار برای جوامع روستایی.

هلند و بلژیک: پروژه‌های پایدار با تمرکز بر ترکیب گلخانه‌های کشاورزی و صفحات خورشیدی.

 

پتانسیل اگروفتوولتائیک در ایران و منطقه

در کشورهای ایران، عربستان سعودی و ترکیه نیز پروژه‌های مختلفی در زمینه تولید برق از طریق سیستم‌های اگروفتوولتائیک (AgroPV) یا ترکیب کشاورزی و انرژی خورشیدی در حال اجرا یا برنامه‌ریزی هستند که نشان‌دهنده پتانسیل بالای منطقه در این حوزه است. در ادامه، به معرفی نمونه‌هایی از این پروژه‌ها در هر کشور می‌پردازیم:

 

اگروفتوولتائیک در ایران

در حال حاضر، اگرچه اطلاعات دقیقی درباره پروژه‌های بزرگ و عملیاتی اگروفتوولتائیک در ایران به صورت عمومی در دسترس نیست، اما با توجه به پتانسیل بالای کشور در زمینه انرژی خورشیدی و نیاز مبرم به بهینه‌سازی استفاده از زمین‌های کشاورزی و منابع آب، اجرای چنین پروژه‌هایی در آینده نزدیک می‌تواند گامی بسیار مؤثر و حیاتی باشد. اقلیم خشک و نیمه‌خشک بخش‌های وسیعی از ایران، فرصتی عالی برای بهره‌مندی از مزایای سایه‌بانی پنل‌های خورشیدی در کاهش تبخیر آب و بهبود شرایط میکروکلیما فراهم می‌آورد.

 

پروژه‌های شاخص اگروفتوولتائیک در عربستان سعودی

1.  پروژه‌های خورشیدی با مشارکت Aramco و ACWA Power: در سال ۲۰۲۴، کنسرسیومی با حضور این شرکت‌ها قراردادهایی به ارزش ۳.۲۸ میلیارد دلار برای فروش برق خورشیدی امضا کردند که شامل سه نیروگاه بزرگ با ظرفیت ترکیبی ۵.۵ گیگاوات است. این پروژه‌ها اگرچه لزوماً کاملاً AgroPV نیستند، اما نشان‌دهنده حرکت عربستان به سمت انرژی‌های تجدیدپذیر و فراهم‌سازی زیرساخت لازم هستند که می‌تواند زمینه‌ساز توسعه اگروفتوولتائیک در آینده باشد.

2.  پروژه‌های خورشیدی با مشارکت TotalEnergies و EDF Renewables: این شرکت‌های فرانسوی نیز در دسامبر ۲۰۲۴ قراردادهایی برای ساخت نیروگاه‌های خورشیدی در راستای هدف عربستان برای دستیابی به ۱۳۰ گیگاوات ظرفیت انرژی تجدیدپذیر تا سال ۲۰۳۰ امضا کردند.

3.  پروژه Sun Capture در زمینه کشاورزی عمودی: شرکت Sun Capture در سال ۲۰۲۲ جایزه “پروژه ممتاز اگروفتوولتائیک” را برای مزرعه عمودی ۹۰۰ متر مربعی خود دریافت کرد. این پروژه با استفاده از انرژی خورشیدی، عملیات‌های کلیدی مانند نمک‌زدایی آب، کشت هیدروپونیک و ذخیره‌سازی سرد را انجام می‌دهد که نمونه‌ای خلاقانه از ترکیب انرژی خورشیدی با تولید محصولات کشاورزی در محیطی کنترل‌شده است.

 

تحولات اگروفتوولتائیک در ترکیه

1.  پروژه تحقیقاتی Ayas AgroPV: بین سال‌های ۲۰۲۲ تا ۲۰۲۳، این پروژه توسط مرکز تحقیقات انرژی خورشیدی ODTÜ-GÜNAM اجرا شد. این پروژه با استفاده از سیستم ردیاب خورشیدی، تأثیر پنل‌ها را بر رشد محصولات کشاورزی در منطقه آیش آنکارا بررسی می‌کند.

2.  پروژه Enerjisa با همکاری تعاونی کشاورزی Komşuköy: در این پروژه پایلوت در استانبول، پنل‌های خورشیدی بر فراز باغی نصب شده‌اند تا علاوه بر تولید برق، سایه‌ای مفید برای محافظت از محصولات کشاورزی ایجاد کنند.

3.  نیروگاه خورشیدی Tiryaki Agro Solar PV Park: این نیروگاه ۱۱.۴ مگاواتی در مرسین توسط شرکت IBC Solar توسعه یافته و سالانه ۱۷,۰۰۰ مگاوات ساعت برق تولید می‌کند که به جلوگیری از انتشار ۱۱,۰۰۰ تن دی‌اکسید کربن کمک می‌کند.

4.  پروژه ۷.۳ مگاواتی در غازی‌آنتپ: شرکت Astronergy در سال ۲۰۲۵ این نیروگاه اگروفتوولتائیک را راه‌اندازی کرد. این پروژه با تأمین برق مورد نیاز برای عملیات‌های کشاورزی، نمونه‌ای موفق از پیاده‌سازی این فناوری در ترکیه است.

 

اگروفتوولتائیک و چالش‌های جذاب باغداری

اگروفتوولتائیک (AgroPV) در ترکیب با درختان میوه و باغداری یکی از جذاب‌ترین و در عین حال پیچیده‌ترین شاخه‌های این فناوری است. دلیل این پیچیدگی، نیاز به برقراری تعادل دقیق میان نیازهای نوری، دمایی، آبی و فضای رشد گیاهان با طراحی سیستم خورشیدی است. در ادامه، نکات کلیدی، مزایا، چالش‌ها و نمونه‌هایی از ترکیب AgroPV با باغداری را بررسی می‌کنیم:

 

اصول ترکیب پنل‌های خورشیدی با درختان میوه:

ارتفاع سازه: پنل‌ها روی سازه‌های مرتفع (۲.۵ تا ۵ متر) نصب می‌شوند تا فضای کافی برای رشد و نگهداری درختان فراهم شود.

چیدمان پنل‌ها: آرایش پنل‌ها به‌صورت پراکنده یا استفاده از پنل‌های نیمه‌شفاف برای اطمینان از رسیدن نور کافی به گیاهان ضروری است.

پنل‌های متحرک: برخی سیستم‌ها از پنل‌های خورشیدی متحرک یا نیمه‌شفاف (semi-transparent PV) استفاده می‌کنند که امکان کنترل دقیق میزان نور و سایه را فراهم می‌آورد.

 

مزایای کلیدی ترکیب AgroPV با باغداری:

کاهش تبخیر آب: سایه ایجاد شده توسط پنل‌ها به کاهش تبخیر از سطح خاک کمک کرده و منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در مصرف آب می‌شود.

محافظت در برابر عوامل محیطی: پنل‌ها می‌توانند درختان را در برابر تابش بیش‌ازحد خورشید، آفتاب‌سوختگی، تگرگ و حتی سرمازدگی محافظت کنند.

استفاده بهینه از زمین: امکان استفاده هم‌زمان از زمین برای دو هدف ارزشمند: تولید انرژی پاک و تولید محصولات باغی.

کاهش استرس گرمایی: فراهم کردن سایه می‌تواند استرس گرمایی درختان را در اقلیم‌های گرم و خشک کاهش دهد.

 

چالش‌های پیش رو:

تأثیر بر فتوسنتز: در درختانی که نیاز نوری بالایی دارند (مانند هلو یا زردآلو)، سایه زیاد می‌تواند فتوسنتز و در نتیجه عملکرد محصول را کاهش دهد.

نیاز به طراحی دقیق: تنظیم دقیق چیدمان و نوع پنل‌ها برای جلوگیری از کم‌نوری یا سایه بیش از حد حیاتی است.

تغییرات در رشد و محصول: ممکن است در برخی گونه‌ها، رشد کندتر یا کاهش نسبی محصول مشاهده شود که نیازمند بررسی و انتخاب گونه مناسب است.

هزینه اولیه: طراحی و نصب سازه‌های مرتفع و مقاوم می‌تواند هزینه اولیه پروژه را افزایش دهد.

 

مناسب‌ترین درختان برای سیستم‌های AgroPV:

درختان نیمه‌سایه‌دوست و گونه‌هایی که به شرایط متغیر نور مقاوم هستند، بهترین گزینه برای ترکیب با اگروفتوولتائیک محسوب می‌شوند:

 

زیتون

انار

سیب

آلبالو و گیلاس

پسته (با طراحی و مدل‌سازی دقیق سیستم خورشیدی قابل تطبیق است)

 

نمونه‌های واقعی از ترکیب AgroPV با باغداری:

فرانسه: پروژه‌های موفقی روی باغ‌های انگور و سیب اجرا شده که نشان می‌دهد عملکرد محصول کاهش چشمگیری نداشته است.

ژاپن: استفاده خلاقانه از پنل‌های نیمه‌شفاف روی باغچه‌های کوچک برای محصولاتی مانند توت‌فرنگی، زغال‌اخته و آلو.

ایتالیا و اسپانیا: پروژه‌های در حال اجرا روی باغ‌های زیتون و بادام.

 

اهمیت اگروفتوولتائیک برای باغداران ایران

با توجه به روند رو به رشد استفاده باغداران برای تأمین برق مورد نیاز چاه‌های کشاورزی از پنل‌های خورشیدی، پیشنهاد می‌شود به جای اختصاص دادن بخشی از زمین ارزشمند باغ به استقرار پنل‌ها، از روش اگروفتوولتائیک استفاده شود. با نصب پنل‌ها روی سازه‌های مناسب بین ردیف‌های باغ، علاوه بر تأمین برق پایدار و کاهش هزینه‌های انرژی، باغداران می‌توانند از مزایای سایه پنل‌ها در کاهش چشمگیر مصرف آب و حفظ رطوبت خاک بهره‌مند شوند. همچنین، امکان فروش برق مازاد تولیدی به شبکه توزیع برق، جذابیت اقتصادی این طرح‌ها را دوچندان می‌کند. این رویکرد هوشمندانه، به‌ویژه در شرایط اقلیمی ایران که با چالش کم‌آبی مواجه است، یک راهکار برد-برد محسوب می‌شود.

 

یک پیش‌طرح از سیستم اگروفتوولتائیک (AgroPV) برای باغ پسته

باغ پسته به دلیل ارزش اقتصادی بالا و نیاز آبی نسبتاً بالا در مناطق خشک ایران، یکی از گزینه‌های جذاب برای پیاده‌سازی سیستم‌های اگروفتوولتائیک است. در ادامه، یک پیش‌طرح کلی برای چنین سیستمی مرور می‌شود تا ایده‌ای روشن‌تر از ابعاد فنی و مزایای آن ارائه شود:

 

۱. طراحی فنی و معماری:

نوع پنل: استفاده از پنل‌های غیرشفاف با راندمان بالا (مانند Mono PERC یا Bifacial) توصیه می‌شود.

ارتفاع پایه پنل‌ها: حدود ۴ متر از سطح زمین، با توجه به ارتفاع درختان پسته در سال‌های بلوغ.

زاویه نصب: ۲۰ تا ۳۰ درجه، متناسب با میزان تابش خورشید در منطقه مورد نظر.

چیدمان: چیدمان شمالی-جنوبی یا شرقی-غربی با فاصله مناسب بین ردیف‌ها (حدود ۷ تا ۱۰ متر) برای عبور ماشین‌آلات و رسیدن نور کافی.

درصد سایه‌اندازی: ۳۰ تا ۴۵٪ برای به حداقل رساندن تأثیر منفی بر فتوسنتز و میوه‌دهی.

 

۲. سازگاری با درخت پسته:

پسته تا حدی نسبت به سایه مقاوم است، اما نور کامل برای میوه‌دهی حداکثری بهتر است؛ بنابراین طراحی باید به گونه‌ای باشد که فضاهای باز و خالی برای نورگیری فراهم کند.

سیستم می‌تواند منجر به کاهش دمای خاک و ریشه تا حدود ۴ درجه سانتی‌گراد در اوج گرمای تابستان شود.

کاهش تبخیر مستقیم از سطح خاک و حفظ رطوبت بیشتر.

 

۳. تولید برق و انرژی:

ظرفیت نصب‌شده: پتانسیل نصب حدود ۴۵۰ تا ۵۰۰ کیلووات سیستم خورشیدی در هر هکتار.

تولید سالیانه: بین ۷۵۰ تا ۹۰۰ مگاوات‌ساعت (بسته به منطقه و طراحی دقیق).

کاربردها: تأمین برق مورد نیاز پمپ‌های چاه، سیستم‌های آبیاری هوشمند، سیستم‌های کنترل رطوبت، دوربین‌های امنیتی و امکان فروش برق مازاد به شبکه سراسری.

 

۴. مدیریت آب و آبیاری هوشمند:

صرفه‌جویی آب: تخمین زده می‌شود که این سیستم می‌تواند ۲۵ تا ۳۵ درصد در مصرف آب، به خصوص در مناطق گرم و خشک، صرفه‌جویی ایجاد کند.

ادغام با سیستم آبیاری قطره‌ای هوشمند که از داده‌های حسگر خاک برای بهینه‌سازی زمان و مقدار آبیاری استفاده می‌کند.

طراحی سازه پنل‌ها به گونه‌ای که آب باران را به سمت محدوده ریشه‌ها هدایت کند.

 

۵. مزایای اضافی و پایداری:

کاهش اثرات مخرب طوفان گرد و خاک بر روی تنه و برگ درختان.

افزایش طول عمر سیستم آبیاری زیرزمینی به دلیل کاهش دمای سطحی خاک.

فراهم‌سازی سایه و محیط کاری مناسب‌تر برای کارگران در حین عملیات کشاورزی.

 

۶. نکات فنی مهم در طراحی و اجرا:

طراحی باید امکان تردد و نگهداری با وسایل مکانیزه را بین ردیف‌های پنل‌ها فراهم کند (حداقل مسیر تردد ۳ متر).

پایه‌های سازه پنل‌ها باید با توجه به شرایط آب و هوایی منطقه، مقاوم در برابر زلزله و وزش بادهای شدید طراحی و اجرا شوند.

با توجه به چالش‌های زیست‌محیطی و اقتصادی موجود، توسعه اگروفتوولتائیک در ایران نه تنها یک گزینه، بلکه یک ضرورت برای دستیابی به کشاورزی پایدار و امنیت انرژی در آینده است. این فناوری با ترکیب هوشمندانه منابع، می‌تواند انقلابی در نحوه استفاده ما از زمین و آب ایجاد کند.

نویسنده: علی فریدونی