นักวิจัยในสหราชอาณาจักรและอิตาลีกล่าวว่าแผงโซลาร์เซลล์ที่ย้อมสีสามารถอนุญาตให้ใช้ที่ดินเพื่อปลูกพืชผลและผลิตกระแสไฟฟ้าได้พร้อม ๆ กันโดยได้รับผลกำไรทางการเงิน แผงโซลาร์สีส้มดูดซับความยาวคลื่นบางช่วงในขณะที่ปล่อยให้แสงส่องผ่านได้ดีที่สุด ทีมงานยังอ้างว่าการตั้งค่าของพวกเขาสามารถผลิตพืชผลที่ให้คุณค่าทางโภชนาการที่เหนือกว่า
Agrivoltaics ใช้ที่ดินเพื่อปลูกพืชผลพร้อมกัน
และผลิตไฟฟ้าจากแผงโซลาร์เซลล์ มักใช้แผงโซลาร์เซลล์กึ่งโปร่งแสงทึบแสงหรือเป็นกลาง ตอนนี้ Paolo Bombelliนักชีวเคมีจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ และเพื่อนร่วมงานของเขาใช้แผงโซลาร์เซลล์กึ่งโปร่งแสงสีส้มเพื่อดูว่าการเลือกใช้ช่วงความยาวคลื่นที่แตกต่างกันของแสงสำหรับการเจริญเติบโตของพืชและการผลิตไฟฟ้าจะให้ประโยชน์เพิ่มเติมหรือไม่ แผงโซลาร์เซลล์ยอมให้แสงสีส้มและสีแดงส่องผ่าน เนื่องจากความยาวคลื่นเหล่านี้เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโตของพืช ในขณะที่ดูดซับแสงสีน้ำเงินและสีเขียวเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า
นักวิจัยปลูกโหระพาและผักโขมในโรงเรือนในภาคเหนือของอิตาลีโดยเปลี่ยนหลังคากระจกเป็นแผงโซลาร์เซลล์สีส้มกึ่งโปร่งแสง แม้ว่าผลผลิตของพืชผลทั้งสองชนิดจะลดลงเมื่อเทียบกับพืชที่ปลูกในโรงเรือนมาตรฐาน แต่ระบบ agrivoltaic ให้ข้อได้เปรียบทางการเงินเหนือสภาพการปลูกมาตรฐาน รายงานในวารสารAdvanced Energy Materials
กำไรทางการเงินโดยรวมแล้ว ผักโขมและกระแสไฟฟ้าที่ผลิตในโรงเรือนแบบเกษตรโวลตาอิกมีค่ามากกว่าพืชผักโขมที่ปลูกในเรือนกระจกมาตรฐานประมาณ 35% ในขณะที่โหระพาและการผลิตไฟฟ้าให้ผลกำไรทางการเงินประมาณ 2.5% โดยอิงจากราคาขายส่งในตลาดโลกของพืชผลและอัตรา feed-in-tariff ในท้องถิ่นสำหรับการขายไฟฟ้าให้กับกริดแห่งชาติของอิตาลี ตามที่นักวิจัย ความแตกต่างอย่างมากในผลกำไรทางการเงินเกิดขึ้นเนื่องจากโหระพาขายได้ประมาณห้าเท่าของราคาผักโขม กล่าวอีกนัยหนึ่ง ระบบเกษตรโวลตาอิกดังกล่าวให้รางวัลทางการเงินมากกว่าเมื่อใช้กับพืชผลที่มีมูลค่าต่ำกว่า
ผลผลิตของโหระพาที่ปลูกภายใต้แผงโซลาร์เซลล์
สีส้มลดลง 15% เมื่อเทียบกับในโรงเรือนมาตรฐาน ในขณะที่ผลผลิตผักโขมลดลง 26% อย่างไรก็ตาม นักวิจัยสังเกตเห็นความแตกต่างที่น่าสนใจระหว่างพืชเกษตรกับพืชที่ปลูกตามประเพณี พืชที่ปลูกใต้แผงโซลาร์เซลล์แสดงให้เห็นถึงการใช้แสงสังเคราะห์แสงได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น และพวกมันผลิตเนื้อเยื่อเหนือพื้นดินมากขึ้นและอยู่ใต้พื้นดินน้อยลง ส่งผลให้ลักษณะทางสัณฐานวิทยาของพืชแตกต่างกัน โดยใบโหระพาให้ใบที่ใหญ่ขึ้นและลำต้นของผักโขมยาวขึ้น
นอกจากนี้ การทดสอบในห้องปฏิบัติการพบว่าทั้งพืชโหระพาและผักโขมที่ปลูกภายใต้แผงโซลาร์เซลล์มีโปรตีนมากกว่าพืชที่ปลูกในโรงเรือนมาตรฐาน นักวิจัยแนะนำว่าการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา การเปลี่ยนทิศทางของพลังงานเมตาบอลิซึมด้านบนและด้านล่าง และการเพิ่มขึ้นของโปรตีนอาจเป็นการดัดแปลงเพื่อปรับปรุงการสังเคราะห์ด้วยแสงภายใต้สภาพแสงที่ลดลง พวกเขาเสริมว่าการสะสมของโปรตีนมากขึ้นเป็นสิ่งที่น่าสนใจ “ในมุมมองของความต้องการแหล่งโปรตีนทางเลือกที่ยั่งยืนเพื่อทดแทนโปรตีนจากสัตว์ เช่น ในเนื้อสัตว์เทียมจากพืช”
ต้องการการทดลองเพิ่มเติม
Bombelli บอกกับPhysics Worldว่าเทคนิคนี้อาจใช้ได้ในสถานที่อื่นนอกเหนือจากภูมิอากาศแบบเมดิเตอร์เรเนียนของอิตาลี ขึ้นอยู่กับเงื่อนไขที่เลือก เขากล่าวว่า “ขึ้นอยู่กับเปอร์เซ็นต์ของพื้นที่ที่ปกคลุมโดยแผงโซลาร์เซลล์และชนิดของพืชผลที่เลือก” และเสริมว่าวิธีเดียวที่จะทราบได้อย่างแน่นอนคือการดำเนินการทดลองเพิ่มเติม อันที่จริงตอนนี้ทีมกำลังหวังที่จะทดลองใช้ในสหราชอาณาจักร
เมื่อต้นปีนี้เบรนแดน โอคอนเนอร์และเพื่อนร่วมงาน
ที่มหาวิทยาลัยแห่งรัฐนอร์ธแคโรไลนาได้ตีพิมพ์ผลการศึกษาการสร้างแบบจำลองในวารสารJoule เพื่อ ดูว่าสามารถผลิตพลังงานได้มากเพียงใดด้วยการเพิ่มเซลล์แสงอาทิตย์ในโรงเรือน เช่นเดียวกับงานของ Bombelli การศึกษาวิเคราะห์แผงโซลาร์เซลล์ที่เก็บพลังงานจากความยาวคลื่นของแสงที่พืชไม่ได้ใช้สำหรับการสังเคราะห์ด้วยแสงสร้างสมดุลความต้องการพลังงานหมุนเวียนแบบพอเพียง
โอคอนเนอร์อธิบายว่า “เราพบว่ามีโอกาสมากขึ้นในสภาพอากาศร้อนและปานกลาง ทว่าความต้องการพลังงานความร้อนในสภาพอากาศที่หนาวเย็นส่งผลให้เกิดต้นทุนที่สำคัญสำหรับผู้ปลูกเรือนกระจก และการชดเชยต้นทุนด้านพลังงานเหล่านั้นเป็นสิ่งสำคัญ หากเซลล์สุริยะสามารถออกแบบให้สูญเสียผลผลิตพืชน้อยที่สุด ก็ควรได้รับประโยชน์จากเขตภูมิอากาศที่แตกต่างกัน”
O’Connor กล่าวว่าการศึกษาล่าสุดนั้นน่าประทับใจ “ในขณะที่มีการสูญเสียชีวมวลของพืชผลอยู่บ้าง แต่ก็แสดงให้เห็นถึงประโยชน์ทางเศรษฐกิจของระบบซึ่งเป็นผลลัพธ์ที่น่าตื่นเต้นมากสำหรับแนวคิดนี้” เขาอธิบาย O’Connor เสริมว่าการวิจัยเกี่ยวกับการบูรณาการเซลล์แสงอาทิตย์กับโครงสร้างเรือนกระจกกำลังเติบโตอย่างรวดเร็ว เนื่องจาก “มีความจำเป็นต้องคิดใหม่ในการผลิตอาหารเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์ในลักษณะที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและยั่งยืนที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้”
การมีอยู่ของผลกระทบที่มีความสัมพันธ์กันอย่างมาก ซึ่งได้รับการทำนายตามทฤษฎีเป็นครั้งแรกในปี 2554 โดย Allan MacDonald และ Rafi Bistritzer จากมหาวิทยาลัยเท็กซัสในออสติน ในแนวทางพื้นฐานใหม่นี้ในด้านวิศวกรรมอุปกรณ์ สามารถใช้การคัปปลิ้งแบบอ่อนระหว่างชั้นต่างๆ ของวัสดุ 2D เช่น กราฟีน เพื่อจัดการคุณสมบัติทางอิเล็กทรอนิกส์ของวัสดุเหล่านี้ในลักษณะที่ไม่สามารถทำได้ในโครงสร้างแบบเดิม โดยเพียงแค่เปลี่ยนมุมระหว่าง สองชั้น
ทีมของ Xia และ Zhang ได้ศึกษาวิธีที่ TBG โต้ตอบกับแสงอินฟราเรด ซึ่งเป็นสิ่งที่ไม่เคยมีการตรวจสอบมาก่อน ในการทดลอง พวกเขาฉายแสงในพื้นที่อินฟราเรดกลางของสเปกตรัม โดยมีความยาวคลื่นระหว่าง 5 ถึง 12 ไมครอน ลงบนตัวอย่าง TBG และวัดว่าค่าการนำไฟฟ้าแปรผันตามมุมบิดที่ต่างกันอย่างไร พวกเขาพบว่าค่าการนำไฟฟ้าถึงจุดสูงสุดที่ 1.81° และปฏิกิริยาตอบสนองของแสงของวัสดุนั้นแข็งแกร่งกว่ามากเมื่อเทียบกับกราฟีน bilayer ที่ไม่บิดเบี้ยว ทั้งนี้เนื่องจากการบิดเกลียวช่วยเพิ่มปฏิสัมพันธ์ระหว่างแสงกับวัสดุได้อย่างมาก และทำให้เกิดแถบคาดที่แคบ พวกเขายังพบว่าการตอบสนองต่อแสงที่รุนแรงนี้จะจางลงในมุมบิดที่น้อยกว่า 0.5° เมื่อแถบคาดปิด
การตรวจสอบเพิ่มเติมโดยทีมงานเปิดเผยว่า TBG ดูดซับพลังงานตกกระทบของโฟตอนจากแสงอินฟราเรด สิ่งนี้จะเพิ่มอุณหภูมิซึ่งจะทำให้เกิดโฟโตเคอร์เรนซีที่เพิ่มขึ้นFerromagnetism ปรากฏในกราฟีน bilayer บิดเบี้ยว
Credit : haitiepiscopalpartnership.org heathersyren.com hepatite06.org hockettinc.com horizonpromosyoncum.com
