พลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการเกษตรที่ยั่งยืน

พลังงานแสงอาทิตย์กำลังกลายเป็นเทรนด์สำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนด้านเทคโนโลยีลดลงอย่างรวดเร็ว และการเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียนกำลังแพร่หลายไปทั่วโลก

Báo Nhân dân•30/11/2025

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Dau Tieng จังหวัดเต็ยนินห์ (ภาพ: MINH PHUONG)

โรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ Dau Tieng จังหวัด เต็ยนินห์ (ภาพ: MINH PHUONG)

พลังงานแสงอาทิตย์กำลังกลายเป็นเทรนด์สำคัญในอุตสาหกรรมพลังงานหมุนเวียน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อต้นทุนด้านเทคโนโลยีลดลงอย่างมาก และการเปลี่ยนไปใช้พลังงานหมุนเวียนกำลังแพร่หลาย ไปทั่วโลก หนึ่งในวิธีที่พบได้ทั่วไปในการแปลงพลังงานแสงอาทิตย์เป็นไฟฟ้าเพื่อตอบสนองความต้องการของมนุษย์คือการใช้แผงโซลาร์เซลล์

อย่างไรก็ตาม ผู้เชี่ยวชาญระบุว่า การพัฒนาโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ทั่วโลกกำลังเผยให้เห็นข้อจำกัดที่สำคัญเกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมและทรัพยากรที่ดิน กระบวนการผลิตเซลล์แสงอาทิตย์ใช้สารเคมีที่เป็นพิษ เช่น กรดไฮโดรคลอริก กรดซัลฟิวริก กรดไนตริก และไฮโดรเจนฟลูออไรด์ ซึ่งอาจก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพ โดยเฉพาะอย่างยิ่งต่อคนงานในกระบวนการผลิต รายงานจากสถาบันวิจัยพลังงาน (IER) ในสหรัฐอเมริกา ระบุว่า แผงโซลาร์เซลล์สร้างขยะอันตรายมากกว่าโรงไฟฟ้านิวเคลียร์ถึง 300 เท่า สำหรับพลังงานหน่วยเดียวกัน แผงโซลาร์เซลล์ที่ใช้โลหะหนัก เช่น ตะกั่ว โครเมียม และแคดเมียม อาจเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อมของดินหากถูกบดและฝังกลบ

นอกจากนี้ แผงโซลาร์เซลล์ขนาดใหญ่ที่ใช้ในโรงไฟฟ้ายังกินพื้นที่มาก ขัดขวางการเจริญเติบโตของพืชพรรณด้านล่าง และเปลี่ยนพื้นที่เหล่านั้นให้กลายเป็นที่แห้งแล้ง

ในเวียดนาม พลังงานแสงอาทิตย์พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยเฉพาะในจังหวัดนิงห์ถวน ซึ่งถือเป็น "เมืองหลวงแห่งพลังงานแสงอาทิตย์" ของประเทศ การเติบโตอย่างรวดเร็วนี้เกิดขึ้นท่ามกลางการเติบโต ทางเศรษฐกิจ ที่รวดเร็ว ความต้องการพลังงานสูง และต้นทุนเทคโนโลยีที่ลดลงอย่างมาก อย่างไรก็ตาม โครงการพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่กำลังใช้พื้นที่จำนวนมาก ทำให้เกิดแรงกดดันต่อสิ่งแวดล้อม โครงการส่วนใหญ่ขาดแผนการกำจัดแผงโซลาร์เซลล์เมื่อสิ้นสุดอายุการใช้งาน ในขณะที่อุปกรณ์เหล่านี้มีวัสดุและโลหะหนักที่อาจก่อให้เกิดมลพิษหากกำจัดด้วยวิธีการฝังกลบแบบเดิม

ทั่วโลก กลุ่มวิจัยจำนวนมากพยายามเอาชนะข้อจำกัดของแผงโซลาร์เซลล์แบบแบนโดยใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมแสง เทคโนโลยีนี้จะรวมแสงแดดไปยังพื้นที่เล็กๆ เพื่อลดจำนวนเซลล์แสงอาทิตย์ที่จำเป็นลงอย่างมาก กลุ่มนักวิทยาศาสตร์ในประเทศจีนเป็นหนึ่งในกลุ่มแรกๆ ที่เสนอแบบจำลองที่แยกส่วนประกอบของแสงแดด โดยใช้แสงสีแดงและสีน้ำเงินสำหรับการเกษตร และส่วนที่เหลือแปลงเป็นไฟฟ้า อย่างไรก็ตาม แบบจำลองนี้มีราคาแพงมาก เนื่องจากต้องใช้ฟิล์มนาโนออปติคอลราคาแพงในการแยกแสง มีความทนทานต่ำ และมีปัจจัยการรวมแสงเพียงไม่กี่สิบเท่า ทำให้เทคโนโลยีนี้เหมาะสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการเท่านั้น

เมื่อไม่นานมานี้ ทีมผู้เขียนจากมหาวิทยาลัยฟีนิกาได้พัฒนาแนวทางใหม่ที่สามารถเอาชนะข้อบกพร่องดังกล่าวข้างต้นและเหมาะสมกับสภาพการใช้งานจริง หลังจากดำเนินโครงการ "การวิจัย การออกแบบ และการผลิตระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมโดยใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์" ซึ่งได้รับทุนสนับสนุนจากกองทุนพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (Nafosted)

รองศาสตราจารย์ วู ง็อก ไห่ หัวหน้าโครงการวิจัย กล่าวว่า แทนที่จะใช้รางโค้งพาราโบลาเพื่อสร้างการรวมแสงเป็นเส้นตรง ทีมวิจัยได้เปลี่ยนมาใช้เลนส์เฟรสเนล ซึ่งเป็นส่วนประกอบทางแสงที่บาง เบา ราคาไม่แพง และสามารถรวมแสงให้เหลือเพียงจุดเล็กๆ ด้วยค่าสัมประสิทธิ์การรวมแสงสูงถึงหลายร้อยเท่า เมื่อแสงถูกบีบอัดอย่างมาก พื้นที่ของเซลล์แสงอาทิตย์ที่ต้องการจะลดลงหลายร้อยเท่า หมายความว่าใช้วัสดุน้อยลง สารเคมีที่เป็นพิษน้อยลง ของเสียลดลง และต้นทุนต่ำลง เลนส์เฟรสเนลนี้ก็เป็นสิ่งประดิษฐ์ของทีมวิจัยในโครงการนี้เช่นกัน

รองศาสตราจารย์วู ง็อก ไห่ อธิบายเพิ่มเติมว่า ณ จุดบรรจบกัน ทีมวิจัยได้วางกระจกสะท้อนแสงเพื่อแยกองค์ประกอบของแสงธรรมชาติ แสงสีแดงและสีน้ำเงิน (สองช่วงแสงที่พืชดูดซับได้ดี) จะถูกส่งผ่านกระจกไปยังพื้นที่เพาะปลูก ส่วนแสงที่เหลือ โดยเฉพาะแสงอินฟราเรดซึ่งมีพลังงานความร้อนสูง จะถูกสะท้อนกลับและรวมแสงไว้ที่แผงโซลาร์เซลล์ประสิทธิภาพสูง การแยกองค์ประกอบของแสง ณ จุดเล็กๆ นี้ ช่วยลดพื้นที่ผิวที่ต้องเคลือบตัวกรองลง 25-30 เท่า ทำให้สามารถใช้เทคนิคการเคลือบที่ทนทานกว่า ราคาถูกกว่า และผลิตได้ในเชิงอุตสาหกรรม ซึ่งนับเป็นการพัฒนาที่สำคัญเมื่อเทียบกับเทคโนโลยีที่มีอยู่ทั่วโลก

แหล่งกำเนิดแสงสีแดงและสีน้ำเงินที่แยกออกจากกันจะถูกส่งผ่านใยแก้วนำแสงและกระจายใหม่โดยใช้โครงสร้างทางแสง วิธีนี้ช่วยให้แสงกระจายไปยังพืชได้อย่างสม่ำเสมอ ขจัดเงา และป้องกันผลผลิตลดลง เมื่อเทียบกับรุ่นที่มีแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งห่างกัน หรือแผงที่ติดตั้งบนหลังคาเรือนกระจก แสงสะท้อนพลังงานสูงจะถูกแปลงเป็นพลังงานไฟฟ้าด้วยประสิทธิภาพที่สูงกว่าเทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์แบบแบนทั่วไป

ทีมวิจัยระบุว่า เทคโนโลยีนี้มีศักยภาพในการประยุกต์ใช้ในระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ในเวียดนาม โดยเฉพาะในพื้นที่ที่มีความเข้มของรังสีสูงและมีความจำเป็นต้องผสมผสานการผลิตไฟฟ้ากับการเพาะปลูกพืช ในระยะต่อไป ทีมวิจัยตั้งเป้าที่จะพัฒนาระบบให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น เพื่อประเมินผลการใช้งานจริง และถ่ายทอดเทคโนโลยีนี้ไปยังธุรกิจและรูปแบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ในประเทศ

เพื่อให้มั่นใจถึงความสามารถในการขยายขนาด ทีมงานได้ร่วมมือกับมหาวิทยาลัยเมียงจี (เกาหลีใต้) ซึ่งเป็นสถาบันที่มีความเชี่ยวชาญด้านทัศนศาสตร์ วัสดุ และพลังงานหมุนเวียน เพื่อร่วมกันพัฒนาต้นแบบระบบที่สมบูรณ์สำหรับการใช้งานทดลอง ความร่วมมือนี้ทำให้ทีมงานสามารถทำการวัดประสิทธิภาพภายใต้สภาพแวดล้อมที่แตกต่างกัน รวมถึงสภาพอากาศเขตร้อนของฮานอยและสภาพอากาศอบอุ่นของโซล ประเทศเกาหลีใต้ พวกเขาประเมินความทนทานของเลนส์เฟรสเนลและตัวกรองแสง และตรวจสอบความเสถียรของการกระจายแสงทั่วถึงพืช ผลการทดสอบเบื้องต้นแสดงให้เห็นว่าระบบมีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูงกว่าเมื่อเทียบกับแผงโซลาร์เซลล์แบบแบนทั่วไปภายใต้สภาวะการฉายรังสีเดียวกัน ในขณะที่ให้สเปกตรัมสีแดง-เขียวที่เพียงพอสำหรับการเจริญเติบโตของพืช หลีกเลี่ยงการบังแสงเฉพาะจุด และไม่ลดผลผลิต ความสำเร็จเบื้องต้นของโครงการความร่วมมือนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสารวิชาการระดับนานาชาติ Plos One ซึ่งอยู่ในอันดับ Q1

ตามที่ตัวแทนจากกองทุนพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติกล่าว โครงการวิจัยนี้ไม่เพียงแต่แสดงให้เห็นถึงความเป็นไปได้ของเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อการเกษตรยุคใหม่เท่านั้น แต่ยังเปิดโอกาสอันยิ่งใหญ่ให้เวียดนามเข้าร่วมกลุ่มประเทศที่มีเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์แบบรวมศูนย์เพื่อการเกษตรที่ยั่งยืนอีกด้วย โดยมีเป้าหมายที่จะปรับปรุงวัสดุทางแสง ลดต้นทุน และสร้างต้นแบบขนาดใหญ่ขึ้นในช่วงปี 2025-2027 คาดว่าระบบนี้จะสามารถพัฒนาไปสู่การทดลองภาคสนาม ถ่ายทอดไปยังภาคธุรกิจ และมีส่วนช่วยโดยตรงต่อเป้าหมายของเวียดนามในด้านเกษตรกรรมสีเขียว เศรษฐกิจหมุนเวียน และพลังงานหมุนเวียน

แสงหิมะ

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