Οι ηλιακοί συλλέκτες στο έδαφος μπορούν τόσο να αυξήσουν την παραγωγή τροφίμων μας όσο και να τροφοδοτήσουν νέα κέντρα δεδομένων με ενέργεια.

Η χρήση τεχνητής νοημοσύνης (AI) εκρήγνυται. Περισσότερο από το 50% όλου του νέου περιεχομένου στο διαδίκτυο δημιουργείται από AI το 2025, σύμφωνα με μια έκθεση του κλάδου. Ακόμα εκπαιδεύουμε τώρα την AI σε περιεχόμενο που παράγεται από AI, και παρόλο που αυτό μπορεί να μειώσει την απόδοση, συνεχίζει με εντυπωσιακούς ρυθμούς. Όλη αυτή η AI καταναλώνει μεγάλη ενέργεια. Επιβαρύνει το ηλεκτρικό σύστημα, αυξάνει τους λογαριασμούς ηλεκτρικού των καταναλωτών και αναστατώνει τον προγραμματισμό των μεγάλων δικτύων ηλεκτρικής ενέργειας. Και η «κρίση ενέργειας της AI» επεκτείνεται. Ο Διεθνής Οργανισμός Ενέργειας προβλέπει ότι η παγκόσμια ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας από data centers θα διπλασιαστεί μέχρι το 2030 — σε περισσότερο από την τρέχουσα κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας της Ιαπωνίας. Ταυτόχρονα, η τεχνολογία ηλιακών κυψελών — που χρησιμοποιεί την ενέργεια του ήλιου για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας — παρέχει την πιο φθηνή ενέργεια στην ιστορία του πλανήτη. Ο τομέας αναπτύσσεται ταχύτατα. Αλλά τόσο τα έργα ηλιακών όσο και της AI απειλούν να καταλάβουν πολύτιμη γεωργική γη, προκαλώντας δημόσιες διαμαρτυρίες. Μια νέα μελέτη, στην οποία συμμετείχα ως συνσυγγραφέας, δείχνει ότι η «αγροηλεκτρική» τεχνολογία — η χρήση γης τόσο για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και για παραγωγή τροφίμων — αποτελεί μια πολύ ελπιδοφόρα λύση. Στην πρώτη μελέτη του είδους της, διαπιστώσαμε ότι η αγροηλεκτρική τεχνολογία είναι ένας βιώσιμος δρόμος για την κάλυψη της αυξανόμενης ζήτησης για ενέργεια AI στις ΗΠΑ, ενώ παράλληλα αυξάνει την παραγωγή τροφίμων. Στο Καναδά, η αγροηλεκτρική τεχνολογία θα μπορούσε να παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να καταργήσει την ανάγκη για ορυκτά καύσιμα στο δίκτυο — σε λιγότερο από 1% της γεωργικής γης της χώρας. Η αγροηλεκτρική τεχνολογία επιτρέπει στις γεωργικές κοινότητες να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια βασισμένη σε ηλιακές κυψέλες και ταυτόχρονα να συνεχίζουν την παραγωγή τροφίμων, μερικές φορές με ακόμη μεγαλύτερη απόδοση από πριν. Στη μελέτη μας, εξετάσαμε δύο τύπους αγροηλεκτρικής: κάθετα πάνελ και μονοάξονες ηλιακών συλλεκτών — καθώς και οι δύο μπορούν να ενσωματωθούν στις περισσότερες γεωργικές εκτάσεις χωρίς να ενοχλούν τους αγρότες. Οι κάθετοι αγροηλεκτρικοί συλλέκτες είναι ουσιαστικά φράχτες από ηλιακές κυψέλες. Οι φράχτες αυτοί τοποθετούνται σε τόσο μεγάλη απόσταση που οι αγρότες μπορούν να οδηγούν τρακτέρ, θεριζοαλωνιστικές και άλλα μηχανήματα ανάμεσα στις σειρές χωρίς να τα χτυπήσουν. Οι μονοάξονες συλλέκτες χρησιμοποιούν την ίδια τεχνολογία — απλώς τους διανέμουν με μεγαλύτερη απόσταση όταν χρησιμοποιούνται για αγροηλεκτρική. Ακολουθούν τον ήλιο και παράγουν περισσότερη ενέργεια ανά πάνελ. Όταν καλλιεργούνται, στέκονται κάθετα, όπως οι φράχτες. Και οι δύο τύποι αγροηλεκτρικής επηρεάζουν ελάχιστα το ηλιακό φως που φτάνει στα φυτά και λειτουργούν καλά με τις περισσότερες καλλιέργειες. Πολλές μελέτες σε ευρύ φάσμα καλλιεργειών — όπως βασιλικός, μπρόκολο, σέλερι, τσίλι, καλαμπόκι, μαρούλι, γρασίδι, πατάτες, σπανάκι, ντομάτες και σιτάρι — έχουν δείξει ότι η αγροηλεκτρική μπορεί να αυξήσει την απόδοση. Για παράδειγμα, διαπιστώσαμε ότι η απόδοση των φραουλών στο Οντάριο αυξήθηκε κατά 18% σε ένα κανονικό έτος. Αυτό οφείλεται στο ότι οι ηλιακοί συλλέκτες δημιουργούν ένα «αποκρυπτικό» εφέ, προσφέροντας ένα ευνοϊκό μικροκλίμα, όπου τα φυτά προστατεύονται εν μέρει από τον ήλιο, τη ζέστη και τον άνεμο. Αυτό το αποκριπτικό εφέ εξαρτάται από τον καιρό. Για παράδειγμα, η αγροηλεκτρική γενικά ωφελεί το μαρούλι, αλλά το θερμό καλοκαίρι του περασμένου έτους ενίσχυσε τόσο πολύ το αποκριπτικό εφέ, ώστε το βάρος των φρέσκων φύλλων αυξήθηκε περισσότερο από 400% σε σύγκριση με ελέγχους χωρίς κάλυψη και πάνω από 200% σε σχέση με το εθνικό μέσο όρο. Στη μελέτη μας, χρησιμοποιήσαμε δεδομένα για την ενεργειακή κατανάλωση των data centers σε επίπεδο πολιτείας και μοντελοποιήσαμε το παραγωγικό δυναμικό της αγροηλεκτρικής. Εξετάσαμε πόσο μεγάλο μέρος της ζήτησης του ψηφιακού τομέα θα μπορούσε ρεαλιστικά να καλυφθεί με αγροηλεκτρική. Επίσης, υπολογίσαμε πόση γεωργική γη θα απαιτούσε επενδύσεις σε ηλιακή ενέργεια για να καλύψει την κατανάλωση AI στις μεγαλύτερες πολιτείες των ΗΠΑ με data centers. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι οι κάθετοι αγροηλεκτρικοί συλλέκτες απαιτούν μόλις μεταξύ 0,003% και 2% της γεωργικής γης στις επιλεγμένες πολιτείες. Αυτό είναι σχεδόν τίποτα. Οι μονοάξονες συλλέκτες χρειάζονται ακόμη λιγότερο — μεταξύ 0,001% και 0,548%. Η κρίση ενέργειας της AI στις ΗΠΑ θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί εγκαθιστώντας μονοάξονες συλλέκτες σε το πολύ 0,5% της γης στις λιγότερο γεωργικά πλούσιες πολιτείες. Το Καναδάς είναι ακόμη πιο ευνοημένος — με λιγότερο από 1% της γεωργικής γης, η χώρα θα μπορούσε να παράγει αρκετή ηλεκτρική ενέργεια για να καταργήσει την ανάγκη για ορυκτά καύσιμα. Αυτό θα καλύψει όλη την ενέργεια — όχι μόνο την AI. Η αγροηλεκτρική διατηρεί θέσεις εργασίας στη γεωργία, αυξάνει την επισιτιστική ασφάλεια και βελτιώνει σημαντικά τα έσοδα της γεωργίας λόγω της υψηλής αξίας της ηλεκτρικής ενέργειας που παράγεται από ηλιακές κυψέλες. Παρέχει διπλή πηγή εισοδήματος: από την πώληση γεωργικών προϊόντων και από την πώληση ηλεκτρικής ενέργειας ή την κάλυψη των δικών της ενεργειακών αναγκών. Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι η αγροηλεκτρική αναπτύσσεται ραγδαία, και η αγορά έχει ήδη ξεπεράσει τα 14 δισεκατομμύρια δολάρια παγκοσμίως. Ακόμα και το Βατικανό λειτουργεί τώρα με αγροηλεκτρική. Σε ορισμένες περιοχές, ωστόσο, παλαιότεροι κανονισμοί εμποδίζουν ουσιαστικά νέα έργα αγροηλεκτρικής. Στο Οντάριο, για παράδειγμα, η αγροηλεκτρική έχει αποδειχθεί οικονομικά επιτυχής όταν ενσωματώνεται σε βοσκή με πρόβατα και αρνιά για να διατηρείται η βλάστηση σε συμβατικά ηλιακά πάρκα. Δυστυχώς, αυτή είναι η μόνη διαδεδομένη μορφή αγροηλεκτρικής στην επαρχία λόγω περιορισμών στη μεγάλη κλίμακα ηλιακής ενέργειας σε γεωργική γη. Για να καταργηθεί αυτό το εμπόδιο στην δημιουργία θέσεων εργασίας, στην ασφάλεια τροφίμων και στην οικονομική ανάπτυξη, το Οντάριο θα μπορούσε να ενημερώσει τις κανονιστικές οδηγίες ώστε η αγροηλεκτρική να εξαιρείται από τους τρέχοντες περιορισμούς. Αυτό θα προσελκύσει μεγάλες επενδύσεις και θα επιτρέψει την καλλιεργητική αγροηλεκτρική. Συγκεκριμένα, η κυβέρνηση του Οντάριο θα μπορούσε να συμπεριλάβει την αγροηλεκτρική ως «γεωργική χρήση» στην πολιτειακή πολιτική δήλωση, ώστε να παρακάμψει τους περιορισμούς για «ποικίλη χρήση στη γεωργία». Με αυτόν τον τρόπο, όλοι θα μπορούσαμε να παράγουμε περισσότερο φαγητό και περισσότερη ηλιακή ενέργεια για να καλύψουμε την αυξανόμενη ζήτηση.