مروری بر کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر خورشیدی و بادی در کشاورزی گلخانه ای

افزایش روزافزون تقاضای جهانی برای مواد غذایی از یک سو و نوسانات نرخ سوخت های فسیلی همراه با نگرانی های زیست محیطی از سوی دیگر، جستجو برای یافتن منابع انرژی پایدار و سازگار با محیط زیست در بخش کشاورزی را ضروری ساخته است. انرژی یکی از بزرگ ترین هزینه های سرمایه ای در تولید محصولات گلخانه ای به شمار می رود به گونه ای که در اقلیم های سرد هزینه گرمایش گلخانه در فصول زمستان تا ۷۰ درصد از کل هزینه تولید را به خود اختصاص می دهد. این مقاله مروری با هدف بررسی جامع کاربردهای انرژی های تجدیدپذیر خورشیدی و بادی به ویژه در قالب سیستم های ترکیبی (هیبریدی) در کشاورزی گلخانه ای تدوین شده است. یافته ها نشان می دهد که تلفیق انرژی خورشیدی و بادی همراه با ذخیره سازهای مناسب، ضمن کاهش چشمگیر مصرف سوخت های فسیلی قابلیت اطمینان سیستم را افزایش داده و نیاز به باتری های حجیم را نسبت به سیستم های تک منبعی کاهش می دهد. در میان فناوری های تبدیل انرژی خورشیدی، سلول های فتوولتائیک سیلیکونی همچنان پرکاربردترین گزینه هستند؛ اما چالش هایی همچون استفاده از عناصر کمیاب و سمی مانند ایندیم و کادمیم و هزینه بالای تولید، محققان را به سوی مواد جایگزین غیرسمی و فراوان در پوسته زمین مانند ترکیبات CZTS سوق داده است که بازده نظری تا ۳۲ درصد را بهبود می دهند. کاربردهای موفق این سیستم ها در کشاورزی شامل پمپاژ، آب، خنک سازی، کنترل تهویه و دما و شیرین سازی آب شور در گلخانه های دریایی است. یک گلخانه با ابعاد معمولی می تواند تا ۹۸ درصد آب شیرین مورد نیاز خود را تنها در ساعات تابش خورشید تامین کند. با این حال گسترش این فناوری ها با چالش هایی نظیر نیاز به سرمایه گذاری اولیه بالا، ماهیت متناوب باد و تابش و نبود زیرساخت مناسب در مناطق دورافتاده روبرو است. روندهای آینده در این حوزه به سوی توسعه سیستم های هیبریدی، هوشمند، به کارگیری مواد نوین در سلول های خورشیدی، یکپارچه سازی تولید آب شیرین با کنترل اقلیم گلخانه و سیاست های حمایتی دولتها از جمله یارانه ها و تعرفه های تضمینی حرکت می کند. نتیجه آن که بهره گیری از انرژی های تجدیدپذیر خورشیدی و بادی در کشاورزی گلخانه ای نه تنها از نظر اقتصادی و زیست محیطی سودآور است؛ بلکه می تواند گامی موثر در جهت پایداری امنیت غذایی و کاهش انتشار گازهای گلخانه ای در برابر تغییرات اقلیمی باشد.

کلیدواژه ها:

انرژی تجدیدپذیر ، پایداری ، انرژی ، سیستم هیبریدی ، کشاورزی محافظت شده ، گرمایش و سرمایش گلخانه