แผงโซลาร์เซลล์อาจให้พลังงานมากกว่าพลังงานสะอาด งานวิจัยใหม่นี้กล่าวว่าอาจช่วยให้พืชผลเจริญเติบโตได้ในพื้นที่แห้งแล้งAgrivoltaics หรือที่เรียกว่า “การแบ่งปันพลังงานแสงอาทิตย์” คือที่ตั้งร่วมกันของแผงเซลล์แสงอาทิตย์การเกษตรและเซลล์แสงอาทิตย์ แนวคิดนี้ได้รับแรงฉุดลากในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา อย่างไรก็ตาม มีการศึกษาเพียงไม่กี่ชิ้นที่ติดตามทุกแง่มุมของระบบอาหาร พลังงาน และระบบน้ำที่เกี่ยวข้อง นอกจากนี้ ยังไม่มีงานวิจัยชิ้นใดที่มุ่งเน้นไปที่พื้นที่แห้งแล้ง: ภูมิภาคที่ประสบปัญหาในการผลิตอาหารและการขาดแคลนน้ำ
แต่มีพลังงานจากแสงอาทิตย์มากเกินไป
“พวกเราหลายคนต้องการพลังงานหมุนเวียนมากขึ้น แต่คุณวางแผงทั้งหมดไว้ที่ไหน? เมื่อการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เติบโตขึ้น พวกเขามักจะอยู่นอกเมือง และนี่คือประวัติศาสตร์ที่เราได้ปลูกอาหารของเราแล้ว” Greg Barron-Gafford รองศาสตราจารย์ใน School of Geography and Development และผู้เขียนนำเรื่อง บทความที่ตีพิมพ์ในวันนี้ใน Nature Sustainability
งานวิจัยที่นำโดยมหาวิทยาลัยแอริโซนา
ซึ่งตีพิมพ์ในวารสารNatureในสัปดาห์นี้ พบว่าพื้นที่เพาะปลูกในปัจจุบันเป็น “พื้นที่ปกคลุมที่มีศักยภาพด้านพลังงานแสงอาทิตย์มากที่สุด” โดยอิงจากการวิเคราะห์อย่างละเอียดของแสงแดด อุณหภูมิอากาศ และความชื้นสัมพัทธ์
ดู : สาหร่ายรสอร่อยนี้ช่วยลดการปล่อยโคได้ 99% และในไม่ช้าก็อาจเป็นตัวเปลี่ยนสภาพภูมิอากาศ
“แล้วคุณชอบการใช้ที่ดินแบบไหน—การผลิตอาหารหรือพลังงาน? ความท้าทายนี้เกิดขึ้นที่จุดตัดของการเชื่อมต่อระหว่างมนุษย์กับสิ่งแวดล้อม และนั่นคือสิ่งที่นักภูมิศาสตร์เปล่งประกาย!” บาร์รอน-แกฟฟอร์ด กล่าว “เราเริ่มถามว่า ‘ทำไมไม่ผลิตทั้งสองอย่างในที่เดียวกัน’ และเราได้ปลูกพืชผล เช่น มะเขือเทศ พริก ชาร์ด คะน้า และ
สมุนไพรใต้ร่มเงาของแผงโซลาร์เซลล์ตั้งแต่นั้นเป็นต้นมา”
ทีมงานได้สร้าง ไซต์การวิจัยการเกษตรแห่งแรกที่ Biosphere 2โดยใช้เซลล์แสงอาทิตย์หรือ PV แผงและผักในภูมิภาค อาจารย์และนักศึกษาวัดทุกอย่างตั้งแต่เวลาที่พืชงอกไปจนถึงปริมาณคาร์บอนที่พืชดูดออกจากบรรยากาศและน้ำที่ปล่อยออกมา ไปจนถึงการผลิตอาหารทั้งหมดตลอดฤดูปลูกการศึกษามุ่งเน้นไปที่พริก chiltepin, jalapeno และมะเขือเทศเชอร์รี่ที่วางอยู่ใต้อาร์เรย์ PV ตลอดระยะเวลาปลูกฤดูร้อนเฉลี่ย 3 เดือน นักวิจัยได้ตรวจสอบระดับแสงที่เข้ามา อุณหภูมิของอากาศและความชื้นสัมพัทธ์อย่างต่อเนื่องโดยใช้เซ็นเซอร์ที่ติดตั้งอยู่เหนือผิวดิน และอุณหภูมิและความชื้นของผิวดินที่ระดับความลึก 5
เซนติเมตร ทั้งพื้นที่ปลูกแบบดั้งเดิม
และระบบเกษตรโวลตาอิกได้รับอัตราการชลประทานที่เท่ากัน และได้รับการทดสอบโดยใช้สถานการณ์การชลประทานสองแบบ นั่นคือ การชลประทานรายวันและการชลประทานทุก ๆ วันที่สองเพิ่มเติม : ฟาร์มของครอบครัวใช้ ‘นักเลงพืชผล’ เพื่อป้องกันไม่ให้อาหารมากกว่า 1 ล้านเสิร์ฟกลายเป็นขยะ
พวกเขาพบว่าระบบเกษตรโวลตาอิกส่งผลกระทบ
อย่างมีนัยสำคัญต่อปัจจัยสามประการที่ส่งผลต่อการเจริญเติบโตและการสืบพันธุ์ของพืช ได้แก่ อุณหภูมิของอากาศ แสงแดดโดยตรง และความต้องการน้ำในบรรยากาศ ร่มเงาจากแผงเซลล์แสงอาทิตย์ทำให้อุณหภูมิในตอนกลางวันเย็นลงและอุณหภูมิในตอนกลางคืนอุ่นขึ้นกว่าระบบปลูกต้นไม้แบบเปิดโล่งแบบดั้งเดิม นอกจากนี้ยังมีการขาดดุลแรงดันไอที่ต่ำกว่าในระบบ agrivoltaics ซึ่งหมายความว่ามีความชื้นในอากาศมากขึ้น
“เราพบว่าพืชอาหารของเราจำนวนมากทำงานได้ดี
กว่าภายใต้ร่มเงาของแผงโซลาร์เซลล์ เพราะพวกเขารอดพ้นจากแสงแดดโดยตรง” Baron-Gafford กล่าว “อันที่จริง การผลิตผลไม้ชิลเทพินทั้งหมดนั้นเพิ่มขึ้นสามเท่าภายใต้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ในระบบเกษตรโวลตาอิก และการผลิตมะเขือเทศก็ยิ่งใหญ่เป็นสองเท่า!”Jalapenos ผลิตผลไม้ในปริมาณที่ใกล้เคียงกันทั้งในระบบเกษตรโวลตาอิกและในแปลงดั้งเดิม แต่ทำได้โดยสูญเสียน้ำจากการคายน้ำน้อยกว่า
65%ป้ายรถเมล์ 316 ป้ายของชาวดัตช์กำลังได้รับ
หลังคาสีเขียวที่ปกคลุมไปด้วยพืชเพื่อเป็นของขวัญสำหรับผึ้ง“ในขณะเดียวกัน เราพบว่าการชลประทานแต่ละครั้งสามารถสนับสนุนการเติบโตของพืชผลเป็นเวลาหลายวัน ไม่ใช่แค่ชั่วโมง เช่นเดียวกับการทำการเกษตรในปัจจุบัน การค้นพบนี้ชี้ให้เห็นว่าเราสามารถลดการใช้น้ำของเราได้ แต่ยังคงรักษาระดับการผลิตอาหารไว้ได้” บาร์รอน-แกฟฟอร์ดกล่าวเสริม โดยสังเกตว่าความชื้นในดินยังคงสูงกว่าระบบการเกษตรประมาณ 15% เมื่อทำการชลประทานวันเว้นวัน
นอกจากประโยชน์ต่อพืชแล้ว
นักวิจัยยังพบว่าระบบเกษตรโวลตาอิกส์ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงาน แผงโซลาร์เซลล์มีความไวต่ออุณหภูมิโดยเนื้อแท้เพราะเมื่ออุ่นขึ้น ประสิทธิภาพจะลดลง โดยการปลูกพืชผลภายใต้แผงเซลล์แสงอาทิตย์ นักวิจัยสามารถลดอุณหภูมิของแผงเซลล์แสงอาทิตย์ได้
