Energie solară pentru agricultură durabilă

Energia solară devine o tendință principală în industria energiei regenerabile, mai ales pe măsură ce costurile tehnologiei scad brusc, iar trecerea către energia regenerabilă se răspândește la nivel mondial.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Centrală solară Dau Tieng, provincia Tay Ninh. (Foto: MINH PHUONG)

Centrală solară Dau Tieng, provincia Tay Ninh . (Foto: MINH PHUONG)

Energia solară devine o tendință principală în industria energiei regenerabile, mai ales că, având în vedere că costurile tehnologiei au scăzut brusc, iar trecerea către energia regenerabilă se răspândește la nivel mondial . Una dintre cele mai comune modalități de a converti energia solară în electricitate pentru a satisface nevoile umane este utilizarea panourilor solare.

Cu toate acestea, potrivit experților, dezvoltarea centralelor solare la nivel mondial dezvăluie limitări semnificative în ceea ce privește mediul și resursele funciare. Procesul de producție fotovoltaică utilizează substanțe chimice toxice, cum ar fi acidul clorhidric, acidul sulfuric, acidul azotic și fluorura de hidrogen, care pot prezenta riscuri pentru sănătate, în special pentru lucrătorii din producție. Un raport al Institutului pentru Cercetări Energetice (IER) din Statele Unite indică faptul că panourile solare generează de 300 de ori mai multe deșeuri periculoase decât centralele nucleare pentru aceeași unitate de energie furnizată. Panourile solare care utilizează metale grele, cum ar fi plumbul, cromul și cadmiul, pot dăuna mediului din sol dacă sunt zdrobite și îngropate.

În plus, panourile solare de dimensiuni mari, de dimensiuni utilitare, ocupă mult spațiu, inhibând creșterea vegetației de dedesubt și transformând aceste zone în terenuri sterile.

În Vietnam, energia solară s-a dezvoltat rapid în ultimii ani, în special în Ninh Thuan – considerată „capitala energiei solare” a țării. Această explozie a avut loc în contextul unei creșteri economice rapide, a unei cereri mari de energie și a unei scăderi bruște a costurilor tehnologiei. Cu toate acestea, proiectele de energie solară la scară largă ocupă o suprafață mare de teren, punând presiune asupra mediului. Majoritatea proiectelor nu au planuri de eliminare a panourilor solare la sfârșitul duratei lor de viață, în timp ce aceste dispozitive conțin materiale și metale grele care pot provoca poluare dacă sunt eliminate prin metode convenționale de depozitare a deșeurilor.

În întreaga lume, numeroase grupuri de cercetare au încercat să depășească limitele energiei solare cu panouri plate prin utilizarea tehnologiei energiei solare concentrate. Această tehnologie focalizează lumina soarelui într-o zonă mică pentru a reduce semnificativ numărul de celule fotovoltaice necesare. Un grup de oameni de știință din China a fost unul dintre primii care au propus un model care separă componentele luminii solare, în care lumina roșie și albastră sunt utilizate pentru agricultură, iar restul este convertit în electricitate. Cu toate acestea, acest model este foarte scump, deoarece necesită utilizarea unor pelicule nano-optice scumpe pentru a separa lumina, are o durabilitate redusă și un factor de focalizare de doar câteva zeci de ori, ceea ce face ca tehnologia să fie potrivită doar pentru utilizare în laborator.

Recent, o echipă de autori de la Universitatea Phenikaa a dezvoltat o nouă abordare care depășește deficiențele menționate anterior și este potrivită pentru condiții practice, după implementarea proiectului „Cercetare, proiectare și fabricare a unui sistem fotovoltaic-agricol ecologic bazat pe tehnologia energiei solare concentrate”, finanțat de Fondul Național pentru Dezvoltarea Științei și Tehnologiei (Nafosted).

Profesorul asociat Vu Ngoc Hai, liderul proiectului, a declarat că, în loc să utilizeze o lentilă parabolică pentru a crea o convergență liniară, echipa de cercetare a trecut la utilizarea unei lentile Fresnel - o componentă optică subțire, ușoară, ieftină și capabilă să concentreze lumina într-un punct mic, cu un coeficient de convergență de până la sute de ori. Atunci când lumina este comprimată atât de puternic, suprafața necesară a celulei fotovoltaice este redusă de sute de ori, ceea ce înseamnă mai puțin material, mai puține substanțe chimice toxice, mai puține deșeuri și costuri mai mici. Această lentilă Fresnel este, de asemenea, o invenție a echipei prin intermediul acestui proiect.

Profesorul asociat Vu Ngoc Hai a explicat în continuare că, în punctul de convergență, echipa de cercetare a plasat o oglindă semireflectorizantă pentru a separa componentele luminii naturale. Lumina roșie și albastră (două regiuni luminoase pe care plantele le absorb puternic) sunt transmise prin oglindă către zona de creștere. Lumina rămasă, în special regiunea infraroșie, care transportă multă energie termică, este reflectată înapoi și concentrată pe panoul solar de înaltă eficiență. Separarea componentelor luminoase într-un punct mic reduce suprafața care necesită acoperire cu filtru de 25-30 de ori, permițând utilizarea unor tehnici de acoperire mai durabile, mai ieftine și produse industrial. Aceasta reprezintă o îmbunătățire semnificativă în comparație cu tehnologiile existente la nivel mondial.

Sursele de lumină roșie și albastră separate sunt ghidate în fibre optice și redistribuite folosind structuri optice. Acest lucru asigură o distribuție uniformă a luminii către plante, eliminând umbrele și prevenind reducerile de randament în comparație cu modelele cu panouri solare amplasate pe distanțe mari sau panouri montate pe acoperișuri de seră. Lumina reflectată de înaltă energie este convertită în energie electrică cu o eficiență mai mare decât tehnologia tradițională a panourilor plate.

Potrivit echipei de cercetare, această tehnologie deschide potențiale aplicații în modelele agro-fotovoltaice din Vietnam, în special în zonele cu intensitate ridicată a radiațiilor și necesitatea combinării producției de energie electrică cu cultivarea culturilor. În următoarea fază, echipa de cercetare își propune să dezvolte sistemul la un nivel mai complet, astfel încât aplicarea sa practică să poată fi evaluată, în vederea transferului tehnologiei către întreprinderi și modele agro-fotovoltaice din țară.

Pentru a asigura scalabilitatea, echipa a colaborat cu Universitatea Myongji (Coreea de Sud) – o instituție cu expertiză în optică, materiale și energie regenerabilă – pentru a dezvolta în comun un sistem prototip complet pentru utilizare experimentală. Această colaborare a permis echipei să efectueze măsurători de performanță în diferite condiții de mediu, inclusiv climatul tropical din Hanoi și climatul temperat din Seul, Coreea de Sud. Aceștia au evaluat durabilitatea lentilelor Fresnel și a filtrelor optice și au verificat stabilitatea distribuției luminii între plante. Rezultatele testelor inițiale au arătat că sistemul oferă o eficiență de conversie a energiei mai mare în comparație cu modelele tradiționale cu ecran plat în aceleași condiții de radiație, oferind în același timp un spectru roșu-verde suficient pentru creșterea plantelor, evitând umbrirea localizată și fără a reduce randamentul. Succesele inițiale ale programului de colaborare au fost publicate în revista internațională Plos One, clasată pe primul trimestru.

Potrivit reprezentanților Fondului Național pentru Dezvoltarea Științei și Tehnologiei, proiectul de cercetare nu numai că demonstrează fezabilitatea tehnologiei fotovoltaice-agricole de generație următoare, dar deschide și oportunități extraordinare pentru Vietnam de a se alătura grupului de țări care posedă tehnologie de energie solară concentrată pentru o agricultură durabilă. Cu scopul de a optimiza în continuare materialele optice, de a reduce costurile și de a construi prototipuri la scară mai mare în perioada 2025-2027, se așteaptă ca sistemul să poată progresa către teste pe teren, să fie transferat către întreprinderi și să contribuie direct la obiectivele Vietnamului privind agricultura verde, economia circulară și energia regenerabilă.

LUMINĂ ZĂPADĂ

Sursă: https://nhandan.vn/dien-mat-troi-cho-nong-nghiep-ben-vung-post926876.html