แผงโซลาร์เซลล์ กับเกษตรกรรม ต้องแชร์พื้นที่ ช่วยส่งเสริมกันและกัน

Agrivoltaic หรือเรียกอีกอย่างว่า “การแชร์โซลาร์” คือ แนวคิดการใช้พื้นที่ร่วมกันของเกษตรกรรม และแผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งกำลังได้รับความสนใจมากขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่อย่างไรก็ตาม มีการวิจัยเพียงส่วนน้อย ที่ศึกษาองค์ประกอบทุกๆ อย่างที่เกี่ยวข้อง เช่น อาหาร พลังงาน และระบบน้ำ

ที่สำคัญคือ การวิจัยทั้งหมดที่กล่าวมานั้น ไม่มีชิ้นใดเลยเน้นการศึกษาพื้นที่แห้งแล้ง ซึ่งปลูกพืชได้ยากเพราะขาดแคลนแหล่งน้ำ แต่กลับมีพลังงานแสงอาทิตย์ให้ใช้อย่างเหลือเฟือ

เรื่องนี้ เกรก บาร์รอน-แกฟฟอร์ด (Greg Barron-Gafford)  รองศาสตราจารย์ จาก สถาบันภูมิศาสตร์ และการพัฒนา (School of Geography and Development) และ นักวิจัยของ Biosphere 2  เจ้าของผลงานวิจัยซึ่งได้รับการเผยแพร่ผ่าน Nature Sustainability ให้ข้อคิดว่า เราทุกคนต่างก็อยากจะมีแหล่งพลังงานทดแทนมากขึ้น แต่ปัญหาคือจะเอาแผงโซลาร์เซลล์ไปวางไว้ที่ไหน และโดยทั่วไปผู้คนมักจะติดตั้งแผงโซลาร์บริเวณชานเมือง ซึ่งเป็นพื้นที่สำหรับการทำเกษตรกรรมอยู่แล้ว

ไม่มีใครคิดถึงบริเวณแห้งแล้งแดดจ้า

ล่าสุด ทีมงานวิจัยจาก มหาวิทยาลัยแอริโซน่า (University of Arizona) ซึ่งเผยแพร่ผลการศึกษาผ่าน Nature Sustainability ระบุว่า หลังจากได้ศึกษาปัจจัยต่างๆ อย่างละเอียดทั้งปริมาณแสงอาทิตย์ อุณภูมิของอากาศ และความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ (Relative Humidity) แล้ว สรุปได้ว่า พื้นที่เพาะปลูกของยุคสมัยปัจจุบันคือ

“พื้นที่ซึ่งมีประสิทธิภาพสูงสุดสำหรับการผลิตกระแสไฟฟ้าจากโซลาร์เซลล์สุริยะ“

ดังนั้น ประเด็นสำคัญที่ต้องคิดจึงเป็นว่าเราจะเลือกใช้ประโยชน์จากพื้นที่อย่างไร   จะใช้ผลิตอาหาร หรือใช้ผลิตพลังงาน?

ทีมนักวิจัยจึงเกิดวาบความคิดใหม่ว่า ‘แล้วทำไมจึงไม่ใช้พื้นที่ร่วมกันไปเลย’  พวกเขาเริ่มทดลองปลูกพืชต่างๆ เช่น มะเขือเทศ, พริกไทย, ชาร์ด, ผักคะน้า และสมุนไพรอื่นๆ ใต้แผงโซลาร์เซลล์

จากนั้น ทีมนักวิจัยซึ่งประกอบด้วยศาสตราจารย์ นักศึกษาที่กำลังศึกษาอยู่ และบัณฑิตที่จบการศึกษาไปแล้ว ได้ร่วมกันตั้งสถานีวิจัยที่ศูนย์วิจัย  Biosphere 2 เพื่อศึกษาเรื่อง Agrivoltaic โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์ และพืช-ผักในพื้นที่

พวกเขาตรวจวัด และเก็บข้อมูลทุกอย่างตั้งแต่วันเวลาที่ต้นอ่อนงอกออกมาจากเมล็ด ปริมาณคาร์บอนไดออกไซด์ที่พืชดูดซึมเข้าไป ปริมาณน้ำที่พืชคายออกมา จนถึง ปริมาณผลผลิตทั้งหมดตลอดฤดูกาลปลูก

การวิจัยมุ่งเน้นไปที่การศึกษา พริกอินเดีย (Chiltepin pepper)  พริกจาลาปิโน  (Jalapeno) และมะเขือเทศราชินี (Cherry tomato)  ซึ่งปลูกไว้ข้างใต้แผงโซลาร์เซลล์กับที่ปลูกในพื้นที่เพาะปลูกทั่วไปในห้วงเวลา 3 เดือน ซึ่งเป็นฤดูกาลเพาะปลูกช่วงหน้าร้อน โดยพืชที่ทดลองได้รับปริมาณน้ำเท่ากันใน 2 รูปแบบ คือได้น้ำทุกวัน และได้น้ำทุกวันที่สอง

จากการตรวจวัด เก็บข้อมูลปริมาณแสงอาทิตย์ อุณหภูมิของอากาศ ความชื้นสัมพัทธ์ในอากาศ อุณหภูมิของพื้นผิวดิน และความชื้นที่ระดับความลึก 65 เซ็นติเมตร ทีมนักวิจัยพบว่า พืชที่ปลูกใน ระบบ  Agrivoltaics แสดงนัยสำคัญ 3 ปัจจัยที่ส่งผลต่อการเติบโต และการขยายพันธุ์ของพืช ได้แก่ อุณหภูมิของอากาศ การได้รับแสงอาทิตย์โดยตรง และปริมาณการคายน้ำรวมการระเหยสูงสุด (Atmospheric Demand)

เงาร่มจากแผงโซลาร์ทำให้อุณหภูมิของพื้นที่ในระบบ Agrivoltaic  ช่วงกลางวันลดลง และอุณหภูมิช่วงกลางคืนเพิ่มขึ้น เมื่อเทียบกับพื้นที่เพาะปลูกแบบปกติที่ไม่มีอะไรบดบังท้องฟ้า นอกจากนี้  ความแตกต่างของความดันไอ (Vapor Pressure Deficit) ภายในระบบ Agrivoltaic ยังต่ำกว่าอีกด้วย ซึ่งหมายความว่า มีปริมาณความชื้นในอากาศมากขึ้น

“เราพบว่า พืชที่เราปลูกเพื่อการบริโภคหลายชนิด สามารถเติบโต และให้ผลผลิตได้ดีกว่า เมื่ออยู่ใต้ร่มเงาของแผงโซลาร์เซลล์ เนื่องจากพวกมันได้รับแสงอาทิตย์โดยตรงน้อยลง” บาร์รอน-แกฟฟอร์ด กล่าว

เขาบอกด้วยว่าพริกอินเดียที่ปลูกอยู่ใต้แผงโซลาร์เซลล์ในระบบ Agrivoltaics  มีปริมาณผลผลิตมากขึ้นเป็น 3 เท่า และมะเขือเทศมีปริมาณผลผลิตมากขึ้นเป็น 2 เท่า ส่วนพริกจาลาปิโนมีผลผลิตใกล้เคียงกันทั้งการปลูกในระบบ Agrivoltaics และการปลูกแบบปกติ แต่สูญเสียน้ำจากการคายน้ำน้อยลง 65%

“เรายังพบว่าการให้น้ำในแต่ละครั้งสามารถค้ำจุนพืชได้นานหลายวัน ไม่ใช่แค่เพียงไม่กี่ชั่วโมงเหมือนการทำเกษตรกรรมในปัจจุบัน ซึ่งชี้ให้เห็นว่าเราสามารถลดปริมาณการให้น้ำกับพืช โดยที่ไม่ทำให้ปริมาณผลผลิตลดลง“

บาร์รอน-แกฟฟอร์ด ให้ข้อสังเกตเพิ่มเติมว่า ระบบการให้น้ำทุกๆวันที่ 2  ทำให้ความชื้นในพื้นดินถูกเก็บรักษาไว้ได้มากขึ้นประมาณ 15%  ในระบบ Agrivoltaics เมื่อเทียบกับการปลูกแบบทั่วไปภายใต้การควบคุม

ไม่ใช่มีแต่ฝั่งพืชเท่านั้นที่ได้รับประโยชน์จากระบบ Agrivoltaics  ทีมนักวิจัยยังค้นพบว่าระบบดังกล่าวสามารถเพิ่มประสิทธิภาพในการผลิตพลังงานได้ด้วย

เนื่องจากประสิทธิภาพการทำงานของแผงโซลาร์เซลล์ ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ ที่หากอุณหภูมิยิ่งสูง ประสิทธิภาพจะยิ่งลดลง และตรงจุดนี้ นักวิจัยสามารถลดอุณหภูมิของแผงโซลาร์เซลล์ด้วยการปลูกพืชไว้ข้างใต้แผงโซลาร์เซลล์ ซึ่งเมื่อคายน้ำออกมา ก็ทำให้แผงโซลาร์เซลล์ที่ร้อนจัดเย็นลง

บาร์รอน-แกฟฟอร์ด ย้ำว่า นี่คือ

สถานการณ์แบบ WIN-WIN  ซึ่งสามารถเพิ่มประสิทธิภาพของการปลูกพืช การใช้ทรัพยากรน้ำ และการผลิตพลังงานไปได้พร้อมๆ กัน ซึ่งหลังจากนี้พวกเขาจะต้องศึกษาวิจัยพืชชนิดอื่นๆเพิ่มขึ้นอีก

ทีมวิจัยยังเผยข้อดีอีกประการของระบบ Agrivoltaic ว่า สามารถเพิ่มคุณภาพชีวิต และความปลอดภัยของแรงงานในภาคเกษตรกรรมได้ เพราะผลวิจัยชี้ว่าผู้ทำงานที่อยู่ในระบบ Agrivoltaics มีอุณหภูมิที่ผิวหนังลดลงประมาณ 18 องศาฟาเรนไฮต์  เมื่อเทียบกับการทำเกษตรกรรมแบบปกติ

ที่สหรัฐอเมริกา มีรายงานว่าแต่ละปี บรรดาคนงานของฟาร์มต่างๆในรัฐแอริโซน่าซึ่งอยู่ทางทิศตะวันตกเฉียงใต้ของประเทศ ป่วยเป็นโรคลมแดด (Heatstoke) หรือ เสียชีวิตเนื่องจากสภาพอากาศที่ร้อนจัดจำนวนมาก

ปัจจุบัน บาร์รอน-แกฟฟอร์ด และทีมวิจัย กำลังทำงานร่วมกับ สถานวิจัยพลังงานทดแทนแห่งชาติ (National Renewable Energy Lab) ซึ่งเป็นองค์กรภายใต้กระทรวงพลังงานแห่งสหรัฐอเมริกา (U.S. Department of Energy’)  เพื่อประเมินว่า เทคนิค Agrivoltaics นี้สามารถใช้งานได้ในภูมิภาคอื่นๆ ของประเทศได้ดีแค่ไหน และประเมินว่านโยบายในระดับภูมิภาค จะสามารถเข้ามาส่งเสริมให้เกิดการนำวิธีใหม่ๆ มาแก้ปัญหาที่ขยายเป็นวงกว้าง ได้อย่างไร

แปลและเรียบเรียงจาก
uanews
goodnewsnetwork

————————–