“Agrivoltaics” เทคโนโลยีแผงโซลาร์เซลล์เพื่อการผลิตทั้ง “พืช” และ “ไฟฟ้า” ในเวลาเดียวกัน

สรุปใจความสำคัญ

• Agrivoltaics หรือ Solar Sharing คือ แนวคิดการพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ชนิดผลิตพลังงานไฟฟ้าควบคู่กับการทำกิจกรรมทางการเกษตรในพื้นที่เดียวกันได้
• สวทช. พัฒนาแผงโซลาร์เซลล์ชนิดเลือกช่วงคลื่นแสงที่จะส่งผ่านไปยังใต้แผงได้ เพื่อให้พืชที่ปลูกใต้แผงได้รับแสงในรูปแบบและปริมาณที่เหมาะสมต่อการเจริญเติบโต ควบคู่กับการลดความร้อนใต้แผง และลดการระเหยของน้ำในดิน
• ผลการทดสอบใช้งานร่วมกับการเพาะปลูกกระเจี๊ยบแดงและผำพบว่าช่วยให้พืชเจริญเติบโตดีขึ้น และผลผลิตมีคุณภาพมากขึ้น
• ไฟฟ้าที่ผลิตได้เพียงพอต่อการทำฟาร์มอัจฉริยะที่มีการใช้งานระบบอัตโนมัติต่าง ๆ การทำโรงเรือน รวมถึงการใช้เครื่องสูบน้ำ
• เจ้าของระบบสามารถจำหน่ายไฟฟ้าที่เหลือจากการใช้งานให้แก่การไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ตามเกณฑ์การเปิดรับซื้อของหน่วยงาน ณ ขณะนั้นได้

ท่ามกลางความต้องการพลังงานสะอาดที่เพิ่มขึ้นทั่วโลก พื้นที่สำหรับติดตั้งโซลาร์เซลล์กลายเป็นโจทย์สำคัญของประเทศที่ใช้พื้นที่ส่วนใหญ่ทำการเกษตรรวมถึงประเทศไทย เพราะการจะปรับเปลี่ยนพื้นที่ให้เป็นแหล่งผลิตพลังงานไฟฟ้าจะต้องแลกด้วยการสูญเสียแหล่งผลิตอาหารหล่อเลี้ยงคนในประเทศ และรายได้จากการส่งออกผลผลิตทางการเกษตรที่ลดลง ด้วยเหตุนี้แนวคิดการใช้พื้นที่แบบผสมผสานระหว่างกิจกรรมทางการเกษตรและการผลิตพลังงานในชื่อ Agrivoltaics (อะกริโวลทาอิกส์) หรือ Solar sharing (โซลาร์แชร์ริง) จึงได้รับความสนใจเป็นอย่างยิ่งจากผู้ประกอบการของทั้งสองอุตสาหกรรม เพราะไม่จำเป็นต้องเลือกว่าจะผลิต “อาหาร” หรือ “ไฟฟ้า” เพียงอย่างใดอย่างหนึ่ง

สำนักงานพัฒนาวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งชาติ (สวทช.) กระทรวงการอุดมศึกษา วิทยาศาสตร์ วิจัยและนวัตกรรม (อว.) โดยศูนย์เทคโนโลยีอิเล็กทรอนิกส์และคอมพิวเตอร์แห่งชาติ (เนคเทค) ร่วมกับศูนย์เทคโนโลยีพลังงานแห่งชาติ (เอ็นเทค) และศูนย์พันธุวิศวกรรมและเทคโนโลยีชีวภาพแห่งชาติ (ไบโอเทค) พัฒนาเทคโนโลยีการผลิตแผงโซลาร์เซลล์ชนิดเลือกช่วงคลื่นแสงที่ส่องผ่านไปยังพื้นที่เพาะปลูกได้ เพื่อให้ผลิตได้ทั้งไฟฟ้าและสร้างผลผลิตทางการเกษตรที่มีคุณภาพไปพร้อม ๆ กัน

ดร.กอบศักดิ์ ศรีประภา นักวิจัยอาวุโส กลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ เนคเทค สวทช. เล่าว่า จุดเริ่มต้นในการพัฒนาแผงโซลาร์เซลล์เพื่อประยุกต์ใช้กับแนวคิด Agrivoltaics มาจากการวิจัยต่อยอดผลงานแผงโซลาร์เซลล์ชนิด BIPV (Building Integrated Photovoltaics) หรือแผงที่ผ่านการออกแบบให้มีสีสันสวยงามเหมาะกับโครงสร้างอาคาร สู่แผงโซลาร์เซลล์ชนิดที่เหมาะแก่การใช้งานภายใต้แนวคิด Agrivoltaics โดยปรับสมบัติของแผงให้สามารถเลือกช่วงคลื่นของแสงรวมถึงระดับความเข้มแสงที่จะส่องผ่านแผงไปยังพื้นที่ใต้แผงได้ รวมถึงช่วยลดความร้อนที่จะแผดไปยังพืชโดยตรงด้วย

โดยทีมวิจัยได้รับทุนสนับสนุนการวิจัยและพัฒนาแผง BIPV จาก บริษัท ปตท. จำกัด (มหาชน) และได้ร่วมวิจัยต่อยอดสู่ผลิตภัณฑ์ Agrivoltaics กับบริษัทโซลาร์ตรอน จำกัด (มหาชน) ซึ่งเป็นผู้รับถ่ายทอดเทคโนโลยีการผลิตแผงดังกล่าว

ศศิวิมล ทรงไตร ผู้ช่วยวิจัยอาวุโส กลุ่มวิจัยอุปกรณ์สเปกโทรสโกปีและเซนเซอร์ เนคเทค สวทช. เล่าว่า พืชแต่ละชนิดมีความต้องการช่วงแสงหรือสีของแสง รวมถึงความเข้มแสงที่แตกต่างกัน ดังนั้นการจะเลือกสีของแผงเพื่อใช้ในพื้นที่เกษตรต้องเลือกจากความต้องการช่วงแสงของพืชที่เพาะปลูกเป็นหลัก เช่น แผงสีขาวหรือแผงใสเหมาะกับพืชที่ต้องการความเข้มแสงมาก แผงสีแดงเหมาะกับพืชที่ต้องการเร่งการออกดอก แผงสีน้ำเงินเหมาะกับพืชที่ต้องการความเข้มแสงน้อย

“ผลจากการทดลองปลูกกระเจี๊ยบแดงใต้แผงสีแดงพบว่า จำนวนดอกและใบเพิ่มขึ้น รวมถึงใบมีขนาดใหญ่กว่าการปลูกใต้แผงเซลล์โซลาร์เซลล์ทั่วไปซึ่งมีลักษณะทึบแสง ขณะที่การทดลองเพาะเลี้ยงผำภายใต้แผงสีแดงและน้ำเงินพบว่า ในบางฤดูกาลผำที่ได้มีน้ำหนักสดรวมถึงโปรตีนเพิ่มขึ้นเมื่อเทียบกับการเลี้ยงผำแบบทั่วไป จะเห็นได้ว่าการเลือกช่วงแสงที่เหมาะสมมีผลต่อทั้งประสิทธิภาพการเจริญเติบโต คุณภาพ และปริมาณผลผลิต ทั้งนี้ทีมนักวิจัยกำลังศึกษาถึงผลที่มีต่อการปลูกพืชชนิดอื่น ๆ ด้วย โดยเน้นไปที่พืชมูลค่าสูง”

นอกจากการนี้การวิจัยเรื่องระดับความสูงในการติดตั้งแผง รวมถึงทิศทางการหันรับแสงของแผงที่เหมาะแก่การทำการเกษตร ก็เป็นเรื่องที่ทีมวิจัยให้ความสำคัญไม่แพ้กัน

ดร.กอบศักดิ์ อธิบายว่า การติดตั้งแผง Agrivoltaics ทีมวิจัยตั้งใจออกแบบให้มีการติดตั้งสูงกว่าแผงโซลาร์เซลล์ทั่วไปเท่าตัว โดยยกขอบล่างของแผงให้สูงประมาณ 2–3 เมตร แตกต่างจากการติดตั้งแผงชนิดทั่วไปที่มักยกห่างจากพื้นเพียงประมาณ 0.5–1.5 เมตรเท่านั้น ทั้งนี้ก็เพื่อให้มีพื้นที่ใต้แผงสำหรับทำกิจกรรมทางการเกษตรได้สะดวก ไม่ว่าจะเลี้ยงสัตว์หรือนำเครื่องจักรเข้ามาในพื้นที่ ที่สำคัญคือพืชได้รับแสงในปริมาณที่เหมาะสม นอกจากนี้ทีมยังคำนึงถึงการติดตั้งแผงให้สอดคล้องกับทิศทางของแสงอาทิตย์ด้วย เพราะทิศทางการเกิดเงาใต้แผงในแต่ละฤดูกาลมีผลต่ออัตราการเจริญเติบโตของพืช จะเห็นได้ว่าการติดตั้งใช้งาน Agrivoltaics ไม่ได้มีรูปแบบตายตัว จำเป็นต้องพิจารณาตามบริบทของพื้นที่เป็นรายกรณี

“ปริมาณไฟฟ้าที่ผลิตได้จะขึ้นอยู่กับจำนวนเซลล์ที่ในแผง ซึ่งจะลดลงตามการเพิ่มขึ้นของพื้นที่แสงส่องผ่าน ทั้งนี้พลังงานไฟฟ้าที่ได้นั้นเพียงพอต่อการทำฟาร์มอัจฉริยะที่มีการใช้งานระบบอัตโนมัติต่าง ๆ การทำโรงเรือน รวมถึงการใช้เครื่องสูบน้ำ โดยเจ้าของระบบสามารถจำหน่ายไฟฟ้าที่เหลือจากการใช้งานให้แก่การไฟฟ้านครหลวง (กฟน.) และการไฟฟ้าส่วนภูมิภาค (กฟภ.) ตามเกณฑ์การเปิดรับซื้อของหน่วยงาน ณ ขณะนั้นได้”

ปัจจุบันทีมวิจัยพร้อมเปิดรับผู้ประกอบการที่สนใจใช้งานเทคโนโลยี Agrivoltaics เพื่อร่วมวิจัยเกี่ยวกับรูปแบบวิธีใช้งานที่เหมาะสมกับแต่ละบริบทพื้นที่ โดย ดร.กอบศักดิ์ ได้สะท้อนมุมมองสำคัญทิ้งท้ายว่า ในอนาคตอันใกล้ที่ประเทศไทยและทั่วโลกจะต้องร่วมลดการปล่อยแก๊สเรือนกระจกอย่างเป็นรูปธรรมยิ่งกว่าทุกวันนี้ Agrivoltaics จะเป็นเทคโนโลยีสำคัญที่เข้ามาตอบโจทย์การผลิตพลังงานสะอาดโดยไม่เบียดเบียนพื้นที่ทางการเกษตร ผู้ประกอบการโซลาร์ฟาร์มสามารถขายพลังงานไฟฟ้าได้ เจ้าของพื้นที่เกษตรกรรมก็ได้รายได้เสริมจากการให้เช่าพื้นที่ผลิตไฟฟ้า

ผู้ประกอบการที่สนใจใช้งานเทคโนโลยี Agrivoltaics ติดต่อสอบถามได้ที่คุณปกรณ์ สุพานิช ฝ่ายพัฒนาเครือข่ายเชิงกลยุทธ์และประเมินผล สวทช. เบอร์โทรศัพท์ 0 2564 6900 ต่อ 2353

เรียบเรียงโดย ภัทรา สัปปินันทน์ ฝ่ายสร้างสรรค์สื่อและผลิตภัณฑ์ สวทช.
อาร์ตเวิร์กโดย ภัทรา สัปปินันทน์
ภาพประกอบโดย ภัทรา สัปปินันทน์ และภาพจาก Shutterstock