دراسة من جامعة خاين الإسبانية: الألواح الشمسية شبه الشفافة المصنوعة من السيليكون غير المتبلور تخفض احتياجات المياه في البيوت المحمية بأكثر من 60%

أخبار ar.wedoany.com، أكدت دراسة أجرتها جامعة خاين الإسبانية (Universidad de Jaén, UJA) أن دمج الألواح الشمسية شبه الشفافة في البيوت المحمية يتيح توليد الكهرباء مع خفض درجة الحرارة الداخلية واحتياجات المحاصيل من المياه. وقد مول هذا المشروع وزارة الجامعات والصناعة والطاقة والابتكار التابعة لحكومة الأندلس (Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía)، حيث تحقق الفريق البحثي عبر تجارب مقارنة من دور هذه الأغطية الكهروضوئية في تنظيم المناخ المحلي للبيوت المحمية.

تجمع تقنية الزراعة الكهروضوئية بين استخدام الأرض نفسها لزراعة المحاصيل وتوليد الكهرباء من الطاقة الشمسية في آن واحد، وهي قابلة للتطبيق في الحقول المكشوفة والبيوت المحمية على حد سواء. غير أن هناك مفاضلة بين الإشعاع الضوئي اللازم لنمو النباتات والإشعاع الضوئي المطلوب لتوليد الكهرباء. وقد قارن الباحثون بين نوعين من الألواح الكهروضوئية شبه الشفافة التجارية: الأول يعتمد على مادة تيلوريد الكادميوم، وينفذ 50% من الإشعاع الشمسي الساقط على سطح اللوح؛ والثاني يعتمد على السيليكون غير المتبلور، ولا تتجاوز نسبة نفاذيته 20%.

ولاختبار الأداء الفعلي، شيد الفريق بيتين محميين تجريبيين بمساحة مترين مربعين لكل منهما ليتناسبا مع أبعاد الألواح الشمسية، إضافة إلى بيت محمي ثالث بنفس المساحة بتغطية شفافة كمجموعة ضابطة للمقارنة. وعلى مدى عام كامل، نفذ الفريق خمس دورات زراعية للطماطم والخس، مع التركيز على رصد تأثير المكونات الكهروضوئية على بيئة نمو النباتات.

وأظهرت النتائج أن درجات الحرارة القصوى داخل البيوت المحمية النموذجية انخفضت بما يصل إلى خمس درجات مئوية، مع ارتفاع في الرطوبة النسبية، مما يسهم في حماية المحاصيل من تأثيرات الحرارة الشديدة، وترتب على ذلك انخفاض احتياجات الري للمحاصيل. وأوضح أليخاندرو كروث (Alejandro Cruz)، الباحث بجامعة خاين وأحد المؤلفين المشاركين في الدراسة، أن هذا يعني تقليص استهلاك المياه والنفقات الاقتصادية المرتبطة به، كما أن توليد الكهرباء عبر المكونات الكهروضوئية يوفر مصدر دخل إضافي لأصحاب البيوت المحمية، مع خفض تكاليف تشغيل البيت المحمي نفسه.

زُودت البيوت المحمية النموذجية بأنظمة مراقبة تسجل كل خمس دقائق كمية ونوعية الضوء العابر عبر الألواح، ودرجة حرارة ورطوبة الهواء والتربة، وتركيز ثاني أكسيد الكربون، وكمية الكهرباء المولدة من المكونات. ولاحظ الخبراء أنه على الرغم من أن النوعين من الألواح يقللان الإشعاع الواصل إلى المحاصيل، فإن مكونات تيلوريد الكادميوم تسمح بنفاذ أطوال موجية أكبر في نطاقي الضوء الأزرق والأحمر، علماً بأن الضوء الأحمر هو الأطوال الموجية الأكثر كفاءة في استغلالها من قبل النباتات في عملية التمثيل الضوئي. وأوضح خيسوس مونتيس (Jesús Montes)، الباحث بجامعة خاين والمؤلف المشارك في الدراسة، أن النباتات تستخدم عادة كميات صغيرة من الضوء الأزرق والأخضر، لكن الضوء الأحمر هو الأهم بالنسبة لها، ومكونات تيلوريد الكادميوم هي الأكثر نفاذاً لهذا النطاق من الضوء، وبالتالي فإن ذلك مفيد لنمو المحاصيل رغم انخفاض إجمالي كمية الضوء الواصل إليها.

تعمل المكونات الكهروضوئية، عبر إيجاد بيئة أكثر برودة ورطوبة، على تقليل ميل الركيزة والنباتات لفقدان المياه بالتبخر. وقد قدر الباحثون أنه مقارنة بالبيت المحمي الشفاف الضابط، تنخفض هذه النسبة بنحو 31% عند استخدام ألواح تيلوريد الكادميوم، بينما تتجاوز 60% عند استخدام ألواح السيليكون غير المتبلور.

وأشار الباحثون إلى أن التجارب أجريت في مدينة خاين، حيث يتشابه المناخ شبه الجاف وانخفاض الرطوبة وارتفاع درجات الحرارة الصيفية الشديد مع ظروف منطقة ألمرية، مما يجعل النتائج قابلة للتعميم على المناطق التي تشتهر عالمياً بالزراعة تحت البيوت البلاستيكية.