A földön lévő napelemek egyaránt növelhetik élelmiszertermelésünket és elláthatják az új adatközpontokat energiával

A mesterséges intelligencia (MI) használata robbanásszerűen növekszik. Egy iparági jelentés szerint 2025-re az összes új internetes tartalom több mint 50 százalékát MI hozta létre. Most már MI-t is tanítunk MI által generált tartalomra, és bár ez ronthatja a teljesítményt, a tempó továbbra is gyors. Mindez az MI-energiafogyasztás hatalmas mennyiségű energiát használ. Terheli az elektromos rendszert, növeli a fogyasztók villanyszámláit, és felborítja a nagy elektromos hálózatok tervezését. És az „MI-energia válság” tovább nő. A Nemzetközi Energiaügynökség előrejelzése szerint 2030-ig megkétszereződik a globális adatközpontok által igényelt elektromos energia — ez meghaladja Japán jelenlegi villamosenergia-fogyasztását. Eközben a napechnológia — amely a nap energiáját használja elektromos energia termelésére — a világ történetének legolcsóbb energiáját nyújtja. Az ágazat gyorsan növekszik. De mind a nap-, mind az MI-projektek veszélyeztetik értékes mezőgazdasági területek elfoglalását, ami nyilvános tiltakozásokat váltott ki. Egy új tanulmány, amelyben társszerzőként vettem részt, az „agrivoltaika” — a föld használata mind az elektromos energia, mind az élelmiszertermelés céljára — nagyon ígéretes megoldásnak tartja. Első ilyen típusú tanulmányunkban megállapítottuk, hogy az agrivoltaika egy járható út az USA-ban a növekvő MI-energia iránti kereslet fedezésére, miközben az élelmiszertermelés is növekszik. Kanadában az agrivoltaika elegendő elektromos energiát termelhet ahhoz, hogy teljesen kiküszöbölje a fosszilis tüzelőanyagok szükségességét az elektromos hálózatban — mindössze a földterület kevesebb mint egy százalékán. Az agrivoltaika lehetővé teszi a mezőgazdasági közösségek számára, hogy napelemes elektromos energiát termeljenek, miközben továbbra is élelmiszereket állítanak elő, néha még magasabb hozammal, mint korábban. Tanulmányunkban két típusú agrivoltaikát vizsgáltunk: függőleges panelek és egysíkú napenergia-nyomvonalak — mivel mindkettő beilleszthető a legtöbb gazdaságba anélkül, hogy zavaró lenne a gazdálkodók számára. A függőleges agrivoltaika alapvetően napelemből készült kerítés. A napelemkerítések olyan távolságra vannak egymástól, hogy a gazdák traktorokat, kombájnokat és egyéb gépeket közéjük tudnak vezetni anélkül, hogy eltalálnák őket. Az egysíkú napenergia-nyomvonalak ugyanazt a módszert alkalmazzák — csak nagyobb távolságra helyezik el őket, amikor agrivoltaikára használják. Követik a napot, így több energiát termelnek panelenként. Amikor termelni kell, függőlegesen állnak, mint a kerítések. Mindkét típusú napelemes agrivoltaika szinte nem befolyásolja a növényekre érkező napfényt, így jól működik a legtöbb növényfajtával. Számos tanulmány különböző élelmiszerkultúrákról — köztük bazsalikom, brokkoli, zeller, chiltepin chili, kukorica, saláta, fű, burgonya, spenót, paradicsom és búza — kimutatta, hogy az agrivoltaika növelheti a hozamokat. Például megállapítottuk, hogy Ontario-ban a szamóca hozama 18 százalékkal nőtt egy átlagos évben. Ennek oka, hogy az agrivoltaikus napelempanelek „védőhatást” hoznak létre, amely kedvező mikroklímát biztosít, ahol a növények védve vannak a nap, a hő és a szél ellen. Ez a védőhatás az időjárástól függ. Például az agrivoltaika általában kedvez a salátának, de a tavalyi forró nyár annyira megerősítette a védőhatást, hogy a saláta friss tömege több mint 400 százalékkal nőtt a védtelen kontroll növényekhez képest, és több mint 200 százalékkal a nemzeti átlaghoz képest. Tanulmányunkban az adatközpontok energiafogyasztására vonatkozó adatokat használtunk az állami szintű modellezéshez, és megvizsgáltuk az agrivoltaika termelési potenciálját. Megnéztük, mekkora része lehetne a digitális szektor keresletének reálisan fedezhető agrivoltaikával. Emellett azt is vizsgáltuk, mennyi földterületet igényelne a napenergia beruházás ahhoz, hogy fedezze az USA legnagyobb adatközpontjaiban az MI-fogyasztást. Eredményeink azt mutatták, hogy a függőleges agrivoltaika csak a kijelölt államok földterületének 0,003 és 2 százaléka között kellene, hogy legyen. Ez szinte semmi. Az egysíkú nyomvonalak még kevesebbet igényelnek — 0,001 és 0,548 százalék között. Az USA MI-energia válságát azzal lehetne elkerülni, ha a kisebb mezőgazdasági államokban legfeljebb 0,5 százaléknyi területen telepítenénk egysíkú napenergia-nyomvonalakat. Kanada még kedvezőbb helyzetben van — kevesebb mint egy százaléknyi földterületen elegendő energiát termelhetne ahhoz, hogy kiküszöbölje a fosszilis tüzelőanyagokat. Ez minden energiaigényt fedezne, nemcsak az MI-t. Az agrivoltaika megőrzi a munkahelyeket a mezőgazdaságban, növeli az élelmiszerellátást, és jelentősen javítja a mezőgazdaság jövedelmezőségét a napelem által termelt magas érték miatt. Kettős jövedelmet biztosít: egyrészt az élelmiszertermékek eladásából, másrészt az elektromos energia értékesítéséből vagy a saját energiaigény fedezéséből. Nem meglepő, hogy az agrivoltaika gyorsan növekszik, és a piac már több mint 14 milliárd dollár globálisan. Még a Vatikán is agrivoltaikán működik. Néhány joghatóságban azonban az elavult szabályozások ténylegesen akadályozzák az új agrivoltaikus projektek megvalósítását. Kanadában például Ontario az egyik ilyen példa. Az Ontario-ban az agrivoltaika gazdasági sikert aratott, különösen, amikor juhokkal és bárányokkal legeltetett gyepbe integrálják, hogy fenntartsák a konvencionális napelemberendezéseket. Sajnos ez az egyetlen elterjedt formája az agrivoltaikának a tartományban a nagy léptékű mezőgazdasági napelemekre vonatkozó korlátozások miatt. Ezen akadályok megszüntetése érdekében Ontario frissíthetné a szabályozási irányelveket, hogy az agrivoltaikát kivonják a jelenlegi korlátozások alól. Ez nagy tőkeberuházásokat vonzana, és lehetővé tenné a növényalapú agrivoltaika elterjedését. Konkrétan Ontario kormánya beemelhetné az agrivoltaikát „mezőgazdasági kapcsolódású felhasználásként” a tartományi politikai nyilatkozatba, hogy megkerülje a „diverzifikált mezőgazdasági felhasználás” korlátozásait. Így mindannyian több élelmet és több napenergiát termelhetnénk, hogy kielégítsük a növekvő keresletet. A cikk eredetileg angol nyelven jelent meg a The Conversation oldalán 2023. június 17-én.