Agri-Photovoltaic (Agrivoltaics): แผงโซลาร์เซลล์เพิ่มผลผลิตพืชผล 60%

การป้อนอาหารแก่โลกที่กำลังเติบโต ขับเคลื่อนอนาคตของเราด้วยระบบเกษตรโซลาร์เซลล์

ประชากรโลกคาดว่าจะเพิ่มขึ้น 1.2 พันล้านคนในอีก 15 ปีข้างหน้า ควบคู่ไปกับความต้องการเนื้อสัตว์ ไข่ และผลิตภัณฑ์จากนมที่เพิ่มขึ้น ซึ่งใช้ทรัพยากรน้ำจืดกว่า 70% สำหรับการเพาะปลูก และความต้องการใช้ไฟฟ้าที่เพิ่มสูงขึ้น เป็นที่ทราบกันดีว่าเราจำเป็นต้องมีการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่ในการผลิตพลังงาน เพื่อให้บรรลุเป้าหมายความเป็นกลางทางคาร์บอนและลดการปล่อยก๊าซเรือนกระจกของมนุษยชาติ การศึกษาหลายชิ้นแสดงให้เห็นว่า เพื่อให้บรรลุเป้าหมายนี้ เราต้องลงทุนอย่างมหาศาลในแหล่งพลังงานหมุนเวียน เช่น พลังงานลมและพลังงานแสงอาทิตย์ ผู้เชี่ยวชาญคาดการณ์ว่าในอนาคต การผลิตโซลาร์เซลล์จะเพิ่มขึ้น ประมาณ หกถึงแปดเท่า เมื่อเทียบกับปัจจุบัน เกษตรกรรมเป็นส่วนสำคัญของชีวิตมนุษย์มานานหลายศตวรรษ ดังนั้นจึงเป็นสิ่งสำคัญที่เราจะต้องหาวิธีรักษาสิ่งนี้ไว้ พร้อมๆ กับการผลิตพลังงานหมุนเวียน

อย่างไรก็ตาม ปัญหาหลักของโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์แบบดั้งเดิม คือพื้นที่ใต้แผงโซลาร์เซลล์ไม่สามารถนำมาใช้ประโยชน์ได้ ระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ (Agrivoltaics) ซึ่งเป็นการผสมผสานเกษตรกรรมกับการผลิตไฟฟ้าโดยการเพาะปลูกภายใต้ร่มเงาของแผงโซลาร์เซลล์ อาจเป็นทางออกของปัญหาเหล่านี้

ขอแนะนำ ระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ (หรือระบบ Agri-PV) เทคโนโลยีนี้ช่วยให้เรา ติดตั้งเซลล์แสงอาทิตย์เหนือพื้นที่เพาะปลูก และ ผลิตไฟฟ้า พร้อมๆ กับ การเพาะปลูกพืช ใต้แผงโซลาร์เซลล์

AgroSolar: เพาะปลูกพืชและผลิตไฟฟ้า

ระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ ยังแสดงให้เห็นว่าสามารถเพาะปลูกพืชได้เกือบทุกชนิดภายใต้แผงโซลาร์เซลล์ แต่อาจมีการสูญเสียผลผลิตบ้างในช่วงฤดูที่มีแสงแดดน้อยสำหรับพืชที่ต้องการแสงแดดมาก อย่างไรก็ตาม ผลผลิตพืชภายใต้ระบบ APV มีมากกว่าแปลงอ้างอิงในช่วงปีที่ "แห้งแล้งและร้อนจัด" ซึ่งแสดงให้เห็นว่าระบบเกษตรโซลาร์เซลล์อาจเป็นตัวเปลี่ยนเกมในภูมิภาคที่ร้อนและแห้งแล้ง

ประสบการณ์เกี่ยวกับระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ยังค่อนข้างจำกัด แต่ก็มีการพัฒนารูปแบบต่างๆ ของระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ที่อยู่ระหว่างการวิจัยอย่างแข็งขัน ความสำเร็จที่สำคัญส่วนใหญ่เกิดขึ้นกับพืชที่ทนร่มเงาได้ดี เช่น ผักกาด ผักโขม มันฝรั่ง และมะเขือเทศ ตัวอย่างที่น่าสนใจบางส่วนแสดงให้เห็นถึงศักยภาพที่โดดเด่นของระบบเกษตรโซลาร์เซลล์

Here's the Thai translation, preserving the requested elements and using professional agricultural terminology:

ที่ดินถูกใช้ประโยชน์สองครั้ง และเราสามารถเพิ่มผลผลิตพลังงานให้สูงสุดได้ ระบบ Agri-PV ได้รับการพัฒนา ที่ สถาบัน Fraunhofer และนักวิจัยเชื่อว่าเทคโนโลยีนี้มีศักยภาพที่จะครอบคลุมความต้องการพลังงานทั้งหมดของเยอรมนี โดยใช้พื้นที่เกษตรกรรมเพียงสี่เปอร์เซ็นต์ การผลิตพลังงานหมุนเวียนประเภทนี้ได้ถูกทดสอบแล้วในบริษัท Steinicke ซึ่งตั้งอยู่ในเมือง Lüchow รัฐโลว์เออร์แซกโซนี แผงโซลาร์เซลล์ถูกติดตั้งที่ความสูงหกเมตร และ มีการปลูกสมุนไพรไว้ด้านล่าง ในที่ร่ม ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อพืชเพราะช่วยสร้างสภาพอากาศจุลภาค (microclimate) และลดความเสียหายจากแสงแดดเผาไหม้ สถาบัน Fraunhofer ยังได้สร้าง แปลงทดลองที่มีต้นแอปเปิล เพื่อวัดผลกระทบของการบังแสงและผลกระทบต่อผลผลิตทางการเกษตร ผลการศึกษาเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าหลังคาเซลล์แสงอาทิตย์มีประโยชน์ต่อพืชบางสายพันธุ์และช่วยป้องกันพวกมันจากแมลงศัตรูพืช เทคโนโลยีนี้คาดว่าจะสามารถผลิตไฟฟ้าได้ประมาณ 700,000 กิโลวัตต์ชั่วโมงต่อปี AgroSolar เป็นผู้บุกเบิกเทคโนโลยีนี้และกำลังดำเนินการในโครงการอื่นๆ อีกมากมาย

ขั้นตอนที่ยาวนานและการติดตั้งที่มีค่าใช้จ่ายสูง

อย่างไรก็ตาม พวกเขากำลังเผชิญกับ ปัญหา ทั่วไป คือ ขั้นตอนที่ยาวนาน มักใช้เวลาถึงสองปีครึ่งในการดำเนินการตามกระบวนการแผนพัฒนาพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงแผนการใช้ที่ดิน ซึ่งอาจ มีค่าใช้จ่ายระหว่าง 20,000 ถึง 80,000 ยูโร ทำให้ระบบขนาดเล็กไม่สามารถแบกรับค่าใช้จ่ายในกระบวนการนี้ได้ จำเป็นต้องมีมาตรการจูงใจเพิ่มเติมเพื่อให้เกษตรกรและผู้ประกอบการ ลงทุนในระบบ Agri-PV ดังนั้น เงินอุดหนุนที่เป็นไปได้จากสหภาพยุโรป (แหล่งที่มาปกติของเงินอุดหนุนภาคเกษตรทั่วทั้งสหภาพยุโรป) จึงมีความสำคัญ การอนุมัติต้องรวดเร็วและง่ายขึ้น และการเปลี่ยนผ่านสู่ระบบดิจิทัลสามารถเป็นเครื่องมือที่มีประโยชน์

เงื่อนไขทางเศรษฐกิจต้องเหมาะสมเพื่อให้ผู้คนสามารถเปลี่ยนมาใช้เทคโนโลยีนี้ได้ เซลล์แสงอาทิตย์สามารถเป็นองค์ประกอบที่มีประโยชน์ในการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ด้วย ระบบ Agri-PV เรามี โอกาสในการผลิตพลังงานหมุนเวียน พร้อมๆ กับการรักษาภาคเกษตรกรรม เพื่อให้เราสามารถ ผลิตอาหารและเลี้ยงดูมนุษยชาติ ต่อไปได้ เทคโนโลยีนี้มี ศักยภาพในการผลิตไฟฟ้าได้มากเท่ากับโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ 170 แห่ง (ตามทฤษฎี) หากเทคโนโลยีนี้ถูกนำไปใช้ในวงกว้าง

แผงโซลาร์เซลล์แบบสองหน้าติดตั้งในแนวตั้ง ซึ่งสามารถเก็บเกี่ยวพลังงานแสงอาทิตย์ได้จากทั้งสองด้านของแผง ถูกนำมาใช้เพื่อให้มีพื้นที่เพาะปลูกมากขึ้น การติดตั้งประเภทนี้จะทำงานได้ดีเป็นพิเศษในพื้นที่ที่ประสบปัญหาการกัดเซาะจากลม เนื่องจากโครงสร้างช่วยลดความเร็วลม ซึ่งสามารถช่วยปกป้องที่ดินและพืชที่ปลูกไว้ที่นั่น แผงแบบสองหน้าสามารถผลิตพลังงานได้มากขึ้นต่อตารางเมตรกว่าแผงหน้าเดียวแบบดั้งเดิม และไม่ต้องการชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวใดๆ

การใช้ประโยชน์ที่ดินสองทาง: การสร้างสมดุลระหว่างความเสี่ยงและโอกาส

เกษตรโซลาร์เซลล์ (Agri-photovoltaics) เป็นเทคโนโลยีที่ค่อนข้างใหม่ ซึ่งอาจเป็นปัจจัยสำคัญในการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงาน ศักยภาพของเทคโนโลยีนี้มีสูง แต่ก็มีอุปสรรคที่ต้องก้าวข้ามเพื่อให้ได้รับการยอมรับ การกำหนดเป้าหมายการติดตั้ง PV จำนวน 215 กิกะวัตต์ภายในปี 2030 โดยการแก้ไขกฎหมาย EEG ได้จุดประกายสิ่งต่างๆ ขึ้นมา ซึ่งรวมถึงเงินอุดหนุนเทคโนโลยีในอัตรา 1.2 เซนต์ต่อกิโลวัตต์ชั่วโมง แต่ผู้เชี่ยวชาญกล่าวว่าอาจไม่เพียงพอ

ประเทศเนเธอร์แลนด์ เป็นผู้ส่งออกอาหารรายใหญ่อันดับสองของโลก และบริษัท "GroenLeven" ซึ่งเป็นบริษัทย่อยของกลุ่ม BayWa ที่มีสำนักงานใหญ่อยู่ในเมืองมิวนิก ประเทศเยอรมนี ได้เริ่มโครงการนำร่องหลายโครงการร่วมกับเกษตรกรผู้ปลูกผลไม้ในท้องถิ่น พวกเขาได้เปลี่ยนพื้นที่ 3 เฮกตาร์ จากฟาร์มราสเบอร์รีขนาด 4 เฮกตาร์ในเมือง Babberich ประเทศเนเธอร์แลนด์ ให้เป็นฟาร์มเกษตรโซลาร์เซลล์ขนาด 2 เมกะวัตต์

ต้นราสเบอร์รี ถูกปลูกไว้ใต้แผงโซลาร์เซลล์โดยตรง ซึ่งติดตั้งเป็นแถวสลับกันหันไปทางทิศตะวันออกและทิศตะวันตก เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ให้สูงสุด ขณะเดียวกันก็ช่วยป้องกันต้นไม้จากลม ปริมาณและคุณภาพของผลไม้ที่ผลิตได้ภายใต้แผงโซลาร์เซลล์พบว่ามีคุณภาพเท่าเทียมหรือดีกว่าผลไม้ที่ผลิตภายใต้โรงเรือนพลาสติกแบบดั้งเดิม และเกษตรกรยังประหยัดแรงงานในการจัดการโรงเรือนพลาสติกได้มากอีกด้วย ประโยชน์ที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือ อุณหภูมิภายใต้แผงโซลาร์เซลล์เย็นลงหลายองศา ทำให้สภาพแวดล้อมน่าอยู่ยิ่งขึ้นสำหรับคนงานในฟาร์ม และลดปริมาณน้ำที่ใช้ในการชลประทานลง 50% เมื่อเทียบกับแปลงอ้างอิง

ข้อดีของเกษตรโซลาร์เซลล์ (AgroSolar)

ด้วยการขจัดปัญหาการแข่งขันด้านการใช้ที่ดินระหว่างพืชอาหารและพืชพลังงาน เทคโนโลยีใหม่นี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ที่ดินได้อย่างมีนัยสำคัญ – ปัจจุบันสูงถึง 186% (ตามที่ AgroSolar กล่าวอ้าง)

เครื่องจักรกลเกษตรพิเศษใช้ในการเพาะปลูกใต้แผงโซลาร์เซลล์ที่ยกสูงในระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ แสดงให้เห็นว่าเทคโนโลยีการใช้ประโยชน์สองทางนี้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ที่ดินได้ถึง 186% โดยการผสมผสานการผลิตพลังงานสะอาดกับการเพาะปลูกที่เหมาะสม

ชุดแผงโซลาร์เซลล์เกษตรขนาดใหญ่แสดงถึงระบบคู่ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ที่ผสมผสานพลังงานสะอาดเข้ากับการเกษตร โดยให้ประโยชน์ที่สำคัญ

ชุดแผงโซลาร์เซลล์เกษตรนี้เป็นตัวอย่างของการออกแบบระบบคู่ที่ปรับแต่งได้ ซึ่งปรับให้เข้ากับพื้นที่เกษตรกรรมและพืชผล

ข้อดี ของระบบคู่ตามที่ AgroSolar กล่าวอ้าง:

• ระบบเกษตรโซลาร์เซลล์ (Agri-Photovoltaic) แต่ละระบบสามารถ ปรับแต่งได้ และมีความยืดหยุ่น ออกแบบให้เหมาะสมกับขนาดของพื้นที่ ประเภทของพืชที่ปลูก และสภาพทางธรณีวิทยา

• เกษตรโซลาร์เซลล์ (Agri-PV) ช่วยปกป้องพืชผล และการเก็บเกี่ยวจาก สภาพอากาศที่รุนแรง เช่น ความร้อน ความแห้งแล้ง ฝนตกหนัก ลูกเห็บ และลม

นี่คือคำแปลเป็นภาษาไทย โดยรักษาคำศัพท์ทางเทคนิค ตัวเลข หน่วย URL การจัดรูปแบบ markdown และชื่อแบรนด์ พร้อมทั้งใช้ศัพท์เกษตรกรรมที่เป็นมืออาชีพ:

• เครื่องจักรกลทางการเกษตร ขนาดต่างๆ ยังคงสามารถใช้งานได้ตามปกติ ภายใต้ระบบ Agri-Photovoltaic (Agri-PV)

• ความต้องการน้ำ ของพื้นที่เกษตรกรรม สามารถลดลงได้ถึง 20% และความสามารถในการกักเก็บน้ำของดินเพิ่มขึ้น

• คาร์บอน – การทำฟาร์ม: ด้วย Agri-PV สามารถสร้างฮิวมัสที่ควบคุมได้ ลดความจำเป็นในการใช้ปุ๋ย และช่วยให้กักเก็บ CO2 ในดินได้มากขึ้น

• การใช้ Agri-PV ช่วยเพิ่มผลผลิตทางการเกษตร ทำให้ธุรกิจเกษตรมีรายได้สูงขึ้น

• ยืดหยุ่นและให้ผลกำไร: นอกเหนือจากการลงทุนในระบบของตนเองแล้ว AgroSolar Europe ยังมีรูปแบบการเช่า ทำให้ธุรกิจเกษตรไม่ต้องยุ่งยากกับการติดตั้งและการขายไฟฟ้า

Agrivoltaics มีศักยภาพที่จะเป็นกลยุทธ์ที่ประสบความสำเร็จในการตอบสนอง ความต้องการพลังงาน ของเรา และ ลดการใช้น้ำ ในภูมิภาคที่ร้อนและแห้งแล้งของโลก

แม้ว่า Agri-PV จะมีข้อดีหลายประการ เช่น การให้ร่มเงาแก่พื้นที่ และ การใช้ประโยชน์ที่ดินแบบคู่ขนาน แต่ก็มี ข้อเสีย ที่ต้องพิจารณา ซึ่งรวมถึง:

• ต้นทุนที่สูงขึ้น
• ความจำเป็นในการสร้างสมดุลระหว่างการผลิตทางการเกษตรกับการผลิตไฟฟ้า
• ข้อกังวลเกี่ยวกับการปกป้องดิน

อย่างไรก็ตาม การต่อต้านจากชุมชนต่อ agrivoltaics เป็นสิ่งสำคัญที่ต้องควบคุม โดยเฉพาะอย่างยิ่ง pseudo-agrivoltaics ซึ่งเป็นการปฏิบัติในการสร้างฟาร์มโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ภายใต้ข้ออ้างทางการเกษตร กฎ ระเบียบ และระบบราชการก็สามารถเป็นอุปสรรคต่อ agrivoltaics ได้ และเป็นสิ่งสำคัญที่จะต้องได้รับการสนับสนุนในระดับท้องถิ่นที่เหมาะสม EU พิจารณาระบบ agrivoltaic เป็นโครงสร้างทางกายภาพ และกำหนดให้ต้องมีใบอนุญาตก่อสร้าง ต้นทุนต่อ kWh สำหรับ agrivoltaics อาจสูงกว่าสวนโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิม 10-20% ซึ่งทำให้เกิดคำถามว่าใครเป็นเจ้าของแผงโซลาร์เซลล์ หากไม่มีการแทรกแซงจากภาครัฐผ่านการอุดหนุนหรือการรับประกันราคา agrivoltaics อาจไม่มีโอกาสแข่งขันกับโครงการโซลาร์เซลล์อื่นๆ Agrivoltaics มีศักยภาพที่จะช่วยอุปทานอาหารของเรา และเปลี่ยนผ่านไปสู่แหล่งพลังงานที่สะอาดขึ้นโดยไม่เสียสละที่ดินเพาะปลูก โดยเฉพาะอย่างยิ่งหากเราสามารถเปลี่ยนที่ดินที่ปัจจุบันใช้ปลูกพืชพลังงานชีวภาพ ไปเป็นการผลิตอาหารสำหรับมนุษย์จริง หรือการปลูกป่าทดแทน

ฉันยังได้ขอให้ Lukas เพื่อน ผู้ชื่นชอบ AgroSolar บน Twitter แบ่งปันความคิดเห็นเกี่ยวกับข้อจำกัด และนี่คือ:

• การจัดการน้ำหลากที่ดี เช่น รางน้ำที่สามารถทำความสะอาดได้อัตโนมัติสำหรับปริมาณน้ำฝนที่ตกหนัก มีความจุเพียงพอที่ขอบ นำไปสู่ถังเก็บน้ำสำหรับการชลประทาน

• ฐานข้อมูล เกี่ยวกับ พืชที่ปลูกได้ดีเพียงใด ภายใต้ agrosolar: ประเด็นฐานข้อมูลนี้ไม่ได้เกี่ยวกับฟิสิกส์มากนัก แต่เป็นสิ่งสำคัญ เนื่องจากไม่ใช่ทุกพืชที่จะเติบโตได้ดีขึ้นภายใต้แสงแดดที่อ่อนลง ทำให้เกษตรกรกังวลน้อยลง

การทำงานร่วมกับ โซลูชันระบบบัฟเฟอร์กักเก็บพลังงานก๊าซกึ่งท้องถิ่น (semi local power to gas buffer storage solutions): เทคโนโลยีเสริมที่ไม่ต้องปิดพื้นผิวในรูปแบบตู้คอนเทนเนอร์สำหรับระบบผลิตก๊าซจากพลังงานไฟฟ้า (power-to-gas) อาจเป็นทางเลือกที่สามารถปรับขนาดแบบแยกส่วนได้ดี เพื่อผลักดันระบบเกษตรโซลาร์ (agrosolar) ให้ก้าวข้ามสิ่งที่เรียกว่า "ขีดจำกัดราคาไฟฟ้าติดลบสูงสุดจากพลังงานแสงอาทิตย์" (peak solar negative electricity price barrier) ขีดจำกัดนี้มีอยู่แล้วบ้างและอาจจะเลวร้ายลงอย่างมากในไม่ช้า

---

คำถามที่พบบ่อย (Frequently Asked Questions)

---

แหล่งอ้างอิง (Sources)

• Agrivoltaics provide mutual benefits across food-energy-water nexus (2022) - งานวิจัยทางวิทยาศาสตร์ที่บันทึกการเพิ่มขึ้นของผลผลิต 60% ด้วยระบบเกษตรโซลาร์
• Fraunhofer Institute (2023) - การวิจัยแสดงให้เห็นว่า 4% ของพื้นที่เกษตรกรรมสามารถครอบคลุมความต้องการพลังงานของเยอรมนีได้
• AgroSolar Europe - Land Use Efficiency up to 186% (2023) - ข้อมูลบริษัทเกี่ยวกับระบบการผลิตคู่ที่บรรลุประสิทธิภาพการใช้ที่ดิน 186%
• Expert Insights on Agrivoltaic Constraints (2023) - ความเห็นของผู้เชี่ยวชาญเกี่ยวกับข้อจำกัดทางเทคนิคและการปฏิบัติของระบบเกษตรโซลาร์
• BayWa AG (2023) - กรณีศึกษาฟาร์มราสเบอร์รี่ขนาด 2 เมกะวัตต์ ที่มีการใช้น้ำชลประทานลดลง 50%