Solenergi för hållbart jordbruk

Solenergi håller på att bli en ledande trend inom förnybar energi, särskilt i takt med att teknikkostnaderna faller kraftigt och övergången till förnybar energi sprider sig över hela världen.

Báo Nhân dân•30/11/2025

Dau Tieng solkraftverk, Tay Ninh-provinsen. (Foto: MINH PHUONG)

Dau Tieng solkraftverk, Tay Ninh- provinsen. (Foto: MINH PHUONG)

Solenergi håller på att bli en ledande trend inom förnybar energi, särskilt eftersom teknikkostnaderna har sjunkit kraftigt och övergången till förnybar energi sprider sig över hela världen . Ett av de vanligaste sätten att omvandla solenergi till elektricitet för att möta mänskliga behov är att använda solpaneler.

Enligt experter visar dock utvecklingen av solkraftverk världen över betydande begränsningar vad gäller miljö och markresurser. Den solcellsproduktion som sker använder giftiga kemikalier som saltsyra, svavelsyra, salpetersyra och vätefluorid, vilket kan utgöra hälsorisker, särskilt för produktionsarbetare. En rapport från Institute for Energy Research (IER) i USA visar att solpaneler genererar 300 gånger mer farligt avfall än kärnkraftverk för samma levererade energienhet. Solpaneler som använder tungmetaller som bly, krom och kadmium kan skada markmiljön om de krossas och grävs ner.

Dessutom upptar storskaliga solpaneler av stor storlek mycket plats, vilket hämmar tillväxten av vegetation nedanför och förvandlar dessa områden till karg mark.

I Vietnam har solenergi utvecklats snabbt de senaste åren, särskilt i Ninh Thuan – som anses vara landets "solenergihuvudstad". Denna boom har inträffat mitt i snabb ekonomisk tillväxt, hög energiefterfrågan och kraftigt minskande teknikkostnader. Storskaliga solenergiprojekt upptar dock mycket mark, vilket sätter press på miljön. De flesta projekt saknar planer för att göra sig av med solpaneler i slutet av deras livslängd, eftersom dessa enheter innehåller material och tungmetaller som kan orsaka föroreningar om de deponeras med konventionella deponimetoder.

Runt om i världen har många forskargrupper försökt övervinna begränsningarna med platta solpaneler genom att använda koncentrerad solenergiteknik. Denna teknik fokuserar solljuset till ett litet område för att avsevärt minska antalet solceller som behövs. En grupp forskare i Kina var en av de första att föreslog en modell som separerar komponenterna i solljuset, där rött och blått ljus används för jordbruk och resten omvandlas till elektricitet. Denna modell är dock mycket dyr eftersom den kräver användning av dyra nanooptiska filmer för att separera ljuset, har låg hållbarhet och en fokuseringsfaktor på bara några tiotal gånger, vilket gör tekniken endast lämplig för laboratoriebruk.

Nyligen utvecklade ett författarteam från Phenikaa universitet en ny metod som övervinner de ovannämnda bristerna och är lämplig för praktiska förhållanden efter att ha genomfört projektet "Forskning, design och tillverkning av ett miljövänligt solcellssystem för jordbruk baserat på koncentrerad solenergiteknik", finansierat av den nationella fonden för vetenskap och teknikutveckling (Nafosted).

Docent Vu Ngoc Hai, projektledare, sa att istället för att använda en parabolisk ränna för att skapa en rätlinjig konvergens, bytte forskargruppen till att använda en Fresnel-lins – en optisk komponent som är tunn, lätt, billig och kapabel att koncentrera ljus till en liten punkt med en konvergenskoefficient på upp till hundratals gånger. När ljus komprimeras så kraftigt minskas den area av den fotovoltaiska cellen som behövs hundratals gånger, vilket innebär mindre material, färre giftiga kemikalier, mindre avfall och lägre kostnader. Denna Fresnel-lins är också en uppfinning av teamet genom detta projekt.

Docent Vu Ngoc Hai förklarade vidare att forskargruppen vid konvergenspunkten placerade en halvreflekterande spegel för att separera komponenterna i naturligt ljus. Rött och blått ljus (två ljusområden som växter absorberar starkt) överförs genom spegeln till odlingsområdet. Det återstående ljuset, särskilt det infraröda området som bär mycket termisk energi, reflekteras tillbaka och koncentreras på den högeffektiva solpanelen. Genom att separera ljuskomponenterna vid en liten punkt minskas ytan som kräver filterbeläggning med 25–30 gånger, vilket möjliggör användning av mer hållbara, billigare och industriellt producerade beläggningstekniker. Detta är en betydande förbättring jämfört med befintliga tekniker världen över.

De separerade röda och blå ljuskällorna leds in i optiska fibrer och omfördelas med hjälp av optiska strukturer. Detta säkerställer en jämn ljusfördelning till växterna, vilket eliminerar skuggor och förhindrar minskad skörd jämfört med modeller med brett placerade solpaneler eller paneler monterade på växthustak. Det högenergiska reflekterade ljuset omvandlas till elektrisk energi med högre effektivitet än traditionell plattpanelteknik.

Enligt forskargruppen öppnar denna teknik upp potentiella tillämpningar inom agrofotovoltaiska modeller i Vietnam, särskilt i områden med hög strålningsintensitet och ett behov av att kombinera elproduktion med grödodling. I nästa fas strävar forskargruppen efter att utveckla systemet till en mer komplett nivå så att dess praktiska tillämpning kan utvärderas, i syfte att överföra tekniken till företag och agrofotovoltaiska modeller i landet.

För att säkerställa skalbarhet samarbetade teamet med Myongji University (Sydkorea) – en institution med expertis inom optik, material och förnybar energi – för att gemensamt utveckla ett komplett prototypsystem för experimentell användning. Detta samarbete gjorde det möjligt för teamet att utföra prestandamätningar under varierande miljöförhållanden, inklusive det tropiska klimatet i Hanoi och det tempererade klimatet i Seoul, Sydkorea. De utvärderade hållbarheten hos Fresnel-linser och optiska filter och verifierade stabiliteten i ljusfördelningen över växter. Initiala testresultat visade att systemet erbjöd högre energiomvandlingseffektivitet jämfört med traditionella platta modeller under samma strålningsförhållanden, samtidigt som det gav tillräckligt med rödgrönt spektrum för växttillväxt, undvek lokal skuggning och minskade inte avkastningen. De inledande framgångarna med samarbetsprogrammet publicerades i den Q1-rankade internationella tidskriften Plos One.

Enligt representanter för den nationella fonden för vetenskap och teknikutveckling visar forskningsprojektet inte bara genomförbarheten av nästa generations solcellsteknik för jordbruk, utan öppnar också upp stora möjligheter för Vietnam att ansluta sig till gruppen av länder som har koncentrerad solenergiteknik för hållbart jordbruk. Med målet att ytterligare optimera optiska material, minska kostnaderna och bygga storskaliga prototyper under perioden 2025–2027 förväntas systemet kunna utvecklas till fältförsök, överföras till företag och direkt bidra till Vietnams mål om grönt jordbruk, cirkulär ekonomi och förnybar energi.

SNÖVIT LJUS

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