مدل شبیهسازی جدید نشان میدهد که کاشت محصولات میان یا زیر ردیفهای پنل خورشیدی، روشی شناختهشده بهعنوان آگریولتائیک، هم بهرهوری زمین را افزایش میدهد و هم از گیاهان و کارگران در برابر گرمای شدید حفاظت میکند.
روششناسی مدل و دادهها
پژوهشگران مدلی توسعه دادند که جریان انرژی، تکانه و جرم را در یک سامانه آگریولتائیک بهصورت همزمان دنبال میکند؛ یعنی تعامل میان پنلها، گیاه، خاک، هوا، جریان آب و جذب دیاکسیدکربن را شبیهسازی میکند. برای اعتبارسنجی از دادههای میدانی شامل اندازهگیری دمای برگ در دویس، کالیفرنیا و دمای خاک در شیکاگو سیتی، مینهسوتا استفاده شد. مدل همچنین عملکرد پنلهای خورشیدی را مطابق اصول فناوری فوتوولتائیک در شرایط واقعی پیشبینی میکند.
نتایج شبیهسازی برای مزرعه گوجهفرنگی
مدل روی یک مزرعه فرضی گوجهفرنگی در روزی گرم و مرطوب در پرینستون، نیوجرسی اجرا شد؛ منطقهای نماینده برای بخش مید-آتلانتیک با تقاضای بالای همزمان برای غذا و انرژی. نتایج کلیدی عبارتاند از:
- کاهش دمای برگ: میانگین دمای برگ محصولات زیر پنل تا 1.84 درجه سانتیگراد کمتر بود و در اوج گرمای بعدازظهر کاهش حداکثری تا 7.56 درجه سانتیگراد مشاهده شد.
- صرفهجویی در آب: تبخیر-تعریق و اتلاف آب حدود 22.4 درصد کاهش یافت که میتواند نیاز آبی مزارع را بهطور قابلتوجهی کاهش دهد.
- نور و جذب کربن: گیاهان زیر پنل حدود 47 درصد نور کمتری دریافت کردند، اما جذب کربن تنها حدود 31 درصد کاهش یافت؛ این تفاوت نشان میدهد کاهش تنش حرارتی تا حدی عملکرد فتوسنتزی را حفظ میکند.
- خنکتر شدن پنلها و بازده: پنلها در آرایش آگریولتائیک بهطور میانگین 5.6 درجه سانتیگراد خنکتر بودند که معادل بازیابی حدود 15 درصد از بازدهی ازدسترفته در دماهای بالا است.
- سلامت و آسایش کارکنان: دمای محسوس میانگین در ساعات کاری تا 4.46 درجه سانتیگراد کاهش یافت که میتواند بار گرمایی و ریسک استرس حرارتی کارکنان را کاهش دهد.
پیامدها برای کشاورزی و تولید انرژی
کاهش دمای برگ و افزایش رطوبت خاک میتواند برای محصولات حساس به گرما ثبات یا افزایش عملکرد را فراهم کند. همزمان، خنکتر شدن پنلها موجب افزایش بازده تولید برق میشود؛ بنابراین آگریولتائیک امکان تولید همزمان غذا و انرژی پاک را با استفاده بهینهتر از زمین فراهم میآورد.
چالشها و گامهای بعدی
برای تعمیم نتایج لازم است مدل در شرایط متنوع آزمایش شود: محصولات مختلف، اقلیمهای گوناگون، و طراحیهای متفاوت پنل (ارتفاع، فاصله، شیب) و روشهای آبیاری. پژوهشگران پیشنهاد میکنند مدل بهعنوان ابزاری کاربردی برای ارزیابی ترکیبهای اقلیمی و محصولی بهکار رود تا طراحیهای بهینه برای هر منطقه مشخص شود.
پیشرفت در آگریولتائیک میتواند راهکاری عملی برای همپوشانی نیازهای فزاینده انرژی پاک و افزایش تولید غذا باشد، موضوعی که بهویژه در مناطق پرجمعیت و گرمسیری اهمیت دارد.
منابع مرتبط: معرفی پایهای آگریولتائیک و فوتوولتائیک را در صفحات آگریولتائیک در ویکیپدیا و فوتوولتائیک در ویکیپدیا میتوانید بخوانید.
