Er bod argyfyngau diogelwch bwyd a newid yn yr hinsawdd yn achosi cynnwrf yn y byd, mae arloesedd newydd a all ddatrys y problemau mewn amaethyddiaeth. Agrivoltaics-dyma’r term am ddull sy’n ei gwneud yn bosibl i gynhyrchu ynni solar a thyfu planhigion yn yr un maes-yw un o’r dulliau mwyaf effeithiol o ddatrys problem defnydd tir mewn cysylltiad ag amaethyddiaeth ac ynni adnewyddadwy. Nid yn unig y mae pobl yn profi'r pwynt gyda'r ddamcaniaeth ond maent hefyd yn ei ddefnyddio'n ymarferol. Mae yna nifer o brosiectau go iawn o wahanol rannau o'r byd gyda'r nod o ddefnyddio technoleg agrivoltaics.
Y Wyddoniaeth y Tu Ôl i'r Synergedd
Wrth ei graidd, mae amaethyddiaeth-foltaig yn herio rhagdybiaeth hir: bod ffermydd solar a thir fferm yn annibynnol ar ei gilydd. Trwy ddyrchafu paneli, bylchu rhesi ar gyfer peiriannau, neu osod araeau deuwyneb fertigol, mae'r systemau hyn yn caniatáu i gnydau dyfu o dan neu rhwng paneli wrth gynhyrchu trydan glân uwchben. Mae'r buddion yn ymestyn ymhell y tu hwnt i effeithlonrwydd tir.
Yn y cyfnodolyn Renewable and Sustainable Energy Reviews, mae gwerthusiad helaeth wedi pennu bod astudiaethau lluosog wedi profi bod y gymhareb arwynebedd cyfatebol (REA) yn fwy na 1.2 sy’n dangos effeithiolrwydd systemau amaeth-foltaig o gymharu â systemau defnydd sengl gwahanol gan gynhyrchu hyd at 20% yn fwy o allbwn amaethyddol. Mewn rhai achosion roedd yr AYA mor uchel â 4.40 gan ganiatáu'r cynnydd o bedair gwaith yn allbwn llain benodol o dir.
Mae canlyniadau dylanwad microhinsawdd hefyd yn ei gwneud yn werth edrych arno. Mae paneli solar yn rhoi cysgod sy'n arwain at ganopi is a thymheredd y pridd ac anwedd-drydarthiad is, ac o ganlyniad mae mwy o leithder yn aros yn y pridd. Daeth hyn yn arbennig o ddefnyddiol i ffermio mewn ardaloedd sych gan fod arbed adnoddau dŵr o dan amodau hinsawdd sych yn dod yn bwysig iawn y dyddiau hyn. Ar ben hynny mae yna lawer o gnydau, yn enwedig llysiau deiliog, aeron, a phlanhigion porthiant, a all dyfu'n dda o dan gysgod paneli solar gyda chynnydd cynnyrch o fwy na 10%.
Straeon Llwyddiant Byd-eang
Efallai nad oes unrhyw brosiect yn darlunio addewid amaethfoltaig yn well nag astudiaeth Daneg ddiweddar o Brifysgol Aarhus. Gosododd ymchwilwyr ddau fath o baneli solar deu-wyneb ar safle prawf yn Foulum: un system draddodiadol sy'n wynebu'r de, ac un ffurfwedd fertigol sy'n wynebu'r dwyrain. Roedd y canlyniadau yn drawiadol. Tyfodd cymysgeddau gwenith a glaswellt-gwellt yr un mor dda rhwng y paneli fertigol ag mewn caeau agored. "Hyd yn oed gyda rhywfaint o gysgod, mae'r cynnyrch fesul metr sgwâr bron yr un fath. Nid yw'n ymddangos bod y cnydau'n poeni am bresenoldeb paneli solar ac maent yn hoffi'r amddiffyniad rhag y gwynt y maent yn ei ddarparu," esboniodd yr Athro Uffe Jørgensen o'r Adran Amaeth-ecoleg.
Roedd y ffurfweddiad fertigol hefyd yn fwy tir{0}}effeithlon. Cyfrifodd yr ymchwilwyr, pe baent yn cynhyrchu'r un faint o drydan a bwyd gan ddefnyddio tir ar wahân, byddai angen 18 i 26 y cant yn fwy o arwynebedd arnynt. Ac oherwydd mai dim ond tua 10 y cant o'r cae y mae'r paneli'n eu meddiannu, gall offer ffermio safonol weithredu heb amhariad.
Yn yr Almaen, mae gwaith arddangos agrivoltaic 3.2-megawat RWE yn Bedburg yn profi tri datrysiad technegol gwahanol ar draws saith hectar. Mae 6,100 o fodiwlau solar y cyfleuster yn cynhyrchu digon o drydan i bweru 1,044 o gartrefi, tra bod ffermwyr lleol yn cynaeafu gwenith, haidd a mafon o'r un caeau. Mae'r canlyniadau cychwynnol yn galonogol: mae'r cynaeafau wedi bod o ansawdd da ac yn debyg o ran cnwd i leoliadau a reolir yn gonfensiynol.
Mae Tsieina wedi cymryd yr awenau wrth ddefnyddio agrivoltaics ar raddfa fyd-eang. Mae'r wlad wedi cynnal cyfanswm o 513 o brosiectau agrivoltaic sy'n hysbys yn gyhoeddus, sef cyfanswm o 31 gigawat dros y deng mlynedd diwethaf. Cynhyrchodd Gorsaf Bwer Agrivoltaic Xiaozhaiba 177-hectar yn nhalaith Guizhou 1.82 biliwn kWh o drydan ers ei gysylltiad â'r grid ym mis Ionawr 2023, gyda dros 701 miliwn kWh yn cael ei gynhyrchu yn y flwyddyn 2025 yn unig. Llwyddodd ffermwyr yn ardal yr orsaf bŵer i blannu cochinchinensis asbaragws, sef planhigyn meddyginiaethol sy'n ffynnu mewn amgylcheddau cysgodol, o dan y paneli solar. Mae'r prosiect wedi rhentu mwy na 600 mu o dir a chreu swyddi i fwy na 120 o bobl o'r pentref. Dangosodd y prosiect agrivoltaic y model a allai gynhyrchu mwy nag 20,000 yuan, sef tua US$2,738, y mu bob blwyddyn. Yn ôl ymchwilwyr, mae gallu damcaniaethol agrivoltaics yn y wlad hon dros 60,000 gigawat gyda'r defnydd o dir o dan yr egwyddor defnydd tir deuol.
Economeg: Ffrwd Refeniw Newydd ar gyfer Ffermydd sy'n Cael Ei Broblem
Gall ffermwyr sy'n wynebu prisiau anrhagweladwy eu cynnyrch ennill llawer yn ariannol trwy amaeth-foltaig. Mae ymchwilwyr o Brifysgol Cornell yn datgelu pe bai rhes o winllan grawnwin Concord yn cael ei thynnu allan, a'i gosod yn lle hynny gyda phaneli solar dwy-wyneb, gall y ffermwr elwa a allai roi hyd at 400 doler yr erw i'r ffermwr bob blwyddyn. "Felly, gall ffermwr ennill tua 80 mil o ddoleri," meddai'r astudiaeth. Yn Illinois, mae'r ffermwr Matt Riggs yn rhagweld y gallai agrivoltaics roi tua 1000 o ddoleri am bob erw o dir a ddefnyddir ar gyfer agrivoltaic ac ennill 10 gwaith yn fwy nag o'r blaen.
Astudiaeth achos fferm laeth a gyhoeddwyd yn yJournal of Animal ScienceCanfuwyd y gallai integreiddio ffotofoltäig solar i borfa hybu effeithlonrwydd tir hyd at 75 y cant tra'n helpu cynhyrchwyr i ddod yn llai dibynnol ar danwydd ffosil a chostau cynhyrchu is. Yn yr Eidal, dangosodd astudiaeth achos tatws, er gwaethaf gostyngiad o 15 y cant mewn cynnyrch cnwd dan gysgod, fod systemau amaethfoltäig wedi cyflawni cymhareb tir cyfatebol o 1.58 a chyfradd adennill fewnol o 13 y cant, gan leihau'r bwlch â PV wedi'i osod ar y ddaear.
Heriau a'r Llwybr Ymlaen
Ac eto nid yw agrivoltaics heb ei rwystrau. Mae beirniaid yn nodi bod y systemau hyn fel arfer 20 i 90 y cant yn ddrutach i'w gosod na systemau PV confensiynol. Mae dewis cnydau yn parhau i fod yn hollbwysig-tra bod llysiau deiliog a pherllannau'n perfformio'n dda o dan gysgod, mae grawnfwydydd, cnydau gwraidd, a chodlysiau wedi dangos mwy o sensitifrwydd i lai o olau. Mae ffermwyr hefyd yn mynegi pryderon ynghylch y posibilrwydd o golli cynhyrchiant agronomig, yr angen am sicrwydd hirdymor, a chymhlethdod gweithio o amgylch seilwaith solar.
Mae polisi yn dal i fyny, fodd bynnag. Yn yr Unol Daleithiau yn unig, ystyriwyd o leiaf 12 bil amaethfoltaig ar draws naw talaith yn 2025. Yn ddiweddar, dyfarnodd Bwrdd Cyfleustodau Cyhoeddus New Jersey 16 o brosiectau gwerth cyfanswm o 52.06 megawat yn y deisyfiad cyntaf o'i raglen Defnyddio Peilot Agrivoltaics Ddeuol. Mae Efrog Newydd wedi cynnig Credyd Treth Cynhyrchu Agrivoltaic i gymell ffermwyr i integreiddio solar â chynhyrchu amaethyddol.
Model ar gyfer y Dyfodol
Gyda thir yn mynd yn brin a'r gystadleuaeth ar gyfer cynhyrchu bwyd a chynhyrchu ynni ar ei hanterth, mae'n ymddangos mai agrivoltaic yw'r ateb i'r broblem. Mae'r profiadau o Ddenmarc, yr Almaen, a Tsieina yn dangos y gallwn gynhyrchu bwyd ac ynni o'r un tir. Bydd dylunio priodol, cefnogaeth lywodraethol ddigonol, ac ymchwil barhaus yn ein galluogi i gynnal ffermydd a sicrhau bywoliaeth weddus mewn ardaloedd gwledig tra'n cynhyrchu'r ynni sydd ei angen arnom o'r un ardal.
