मैजेंटा में मल्टीटास्किंग: रंगीन सोलर पैनल खेतों को फसल उगाने और बिजली बनाने दोनों की सुविधा दे सकते हैं

रंगीन सोलर पैनल खेतों को एक साथ फसल और बिजली दोनों काटने देते हैं

जो किसान अपनी जमीन पर नवीकरणीय ऊर्जा जोड़ना चाहते हैं, उन्हें लंबे समय से एक अटपटी अदला-बदली का सामना करना पड़ता है: जो अपारदर्शी पैनल सबसे अधिक बिजली पैदा करते हैं, वे सबसे गहरी छाया भी डालते हैं। नए शोध से संकेत मिलता है कि चमकीले मैजेंटा रंग में रंगे अनुकूलित, अर्धपारदर्शी सोलर पैनल इस अंतर को पाट सकते हैं, बिजली पैदा करते हुए प्रकाश स्पेक्ट्रम के सबसे उपयोगी हिस्सों को नीचे उग रही फसलों की ओर मोड़ सकते हैं।

यह अध्ययन, जो 2 अक्टूबर को Cell Reports Physical Science में प्रकाशित होने वाला है, स्वीडन के Kärrbo Prästgård फार्म के एक प्रायोगिक स्थल पर पैनलों के नीचे उगाई गई ब्रोकली पर केंद्रित है। निष्कर्षों के अनुसार, ब्रोकली ने खुले में उगाए गए पौधों की तुलना में सूर्य के प्रकाश को अधिक कुशलता से अवशोषित किया, और कटाई के बाद प्राप्त सिर अंततः पारंपरिक रूप से उगाई गई ब्रोकली के समान आकार तक पहुंचे — हालांकि उन्हें पकने में 25 अतिरिक्त दिन लगे।

यह कार्य उन किसानों के लिए एक संभावित उपकरण की ओर इशारा करता है जो अपने पैनलों के नीचे की जमीन की उत्पादकता छोड़े बिना नवीकरणीय बिजली पैदा करना चाहते हैं।

मैजेंटा पैनल कैसे काम करते हैं

पेपर के एक लेखक, स्वीडन के Västerås स्थित Mälardalen University के Silvia Ma Lu के अनुसार, मूल अवधारणा सीधी है। पैनल आने वाली सूर्य के प्रकाश का एक हिस्सा रोककर उसे नवीकरणीय बिजली में बदल देते हैं, जबकि शेष को नीचे की फसलों तक जाने देते हैं। वे बताती हैं कि व्यापक महत्वाकांक्षा यह पता लगाना है कि क्या सौर स्पेक्ट्रम को एक साथ दो कामों — पौधों को पोषण देना और ग्रिड को बिजली देना — में बांटकर सूर्य के प्रकाश का अधिक कुशलता से उपयोग किया जा सकता है।

मैजेंटा कोई मनमाना सौंदर्यपरक चुनाव नहीं है। अपारदर्शी पैनल की तरह बिना भेदभाव प्रकाश को रोकने के बजाय, अर्धपारदर्शी डिज़ाइन सौर स्पेक्ट्रम को इस तरह फ़िल्टर करता है कि नीली और लाल तरंगदैर्ध्य — वे बैंड जिन पर पौधे सबसे अधिक निर्भर करते हैं — फसल की छत्रछाया के लिए प्रमुख हो जाते हैं।

• आंशिक संचरण: आने वाली सूर्य के प्रकाश का एक हिस्सा पैनल से होकर पौधों तक पहुंचता है।
• बिजली उत्पादन: पैनल जो प्रकाश पकड़ता है, वह नवीकरणीय बिजली में बदल दिया जाता है।
• स्पेक्ट्रल ट्यूनिंग: फसल के विकास का समर्थन करने के लिए नीली और लाल तरंगदैर्ध्य को बढ़ाया जाता है।
• भौतिक आश्रय: खेत के ऊपर पैनल लगाने से पौधों को अत्यधिक धूप और ओले या भारी बारिश जैसे चरम मौसम से भी बचाया जा सकता है।

ब्रोकली परीक्षण से क्या पता चला

शोधकर्ताओं ने अपनी परीक्षण फसल के रूप में ब्रोकली पर ध्यान केंद्रित किया, इसे स्वीडिश प्रायोगिक स्थल पर रंगीन, अर्धपारदर्शी पैनलों के नीचे उगाया। मुख्य परिणाम यह रहा कि खुले में उगाई गई ब्रोकली की तुलना में पौधों ने उपलब्ध सूर्य के प्रकाश का उपयोग कितनी कुशलता से किया, इसमें 4.5 गुना वृद्धि हुई। व्यावहारिक रूप से, यह दक्षता लाभ फसल में दिखा: मैजेंटा पैनलों के नीचे उगाई गई ब्रोकली पारंपरिक खुले खेत की ब्रोकली जितनी बड़ी हुई।

हालांकि, एक अड़चन थी। आश्रित पौधों को पूर्ण धूप में उगे अपने समकक्षों की तुलना में पकने में 25 दिन अधिक लगे। यह देरी उन उत्पादकों के लिए मायने रखती है जो तंग रोपण कार्यक्रम, क्रमिक कटाई, या विशिष्ट बाजार खिड़कियों को पूरा करने पर निर्भर अनुबंधों के साथ काम करते हैं। यह यह भी संकेत देता है कि पैनलों के नीचे का प्रकाश वातावरण, स्पेक्ट्रल दृष्टि से अनुकूल होते हुए भी, हर मायने में अप्रतिबंधित सूर्य के प्रकाश का सही विकल्प नहीं है।

फिर भी, पूर्ण आकार की फसल और साइट पर बिजली उत्पादन का संयोजन वह परिणाम है जो इस दृष्टिकोण को अपनाने योग्य बनाता है। किसी खेत से भोजन और बिजली के बीच चुनाव करने के बजाय, यह प्रणाली उससे दोनों करने के लिए कहती है।

एग्रीवोल्टाइक्स क्यों ध्यान आकर्षित कर रहा है

खेत की जमीन पर पारंपरिक सोलर पैनल लगाना पहले से ही किसानों को उपलब्ध और विशाल जमीन पर नवीकरणीय बिजली पैदा करने का एक तरीका प्रदान करता है, साथ ही फसलों को अत्यधिक सीधी धूप और नुकसानदायक मौसम से बचाता है। कठिनाई यह है कि मानक गहरे नीले फोटोवोल्टिक पैनल आमतौर पर अपारदर्शी होते हैं। खेत के ऊपर लगाए जाने पर, वे उससे अधिक छाया बना सकते हैं जितनी कई फसलें सहन कर सकती हैं, जिससे उपज घट जाती है।

यही वह समस्या है जिसे अर्धपारदर्शी और रंगीन पैनल कम करने के लिए डिज़ाइन किए गए हैं। प्रकाश के एक नियंत्रित अंश को गुजरने देकर और यह आकार देकर कि कौन-सी तरंगदैर्ध्य गुजरती हैं, उनका लक्ष्य बिजली उत्पादन को सार्थक बनाए रखना है, जबकि नीचे के पौधों के लिए पर्याप्त उपयोगी प्रकाश छोड़ना है। स्वीडिश ब्रोकली परीक्षण उस प्रयास में एक डेटा बिंदु है, जो यह जांचता है कि क्या मैजेंटा फ़िल्टर को किसी विशिष्ट फसल की सेवा के लिए ट्यून किया जा सकता है, न कि केवल हर जगह प्रकाश को कम करने के लिए।

हर खेत के लिए कोई एक डिज़ाइन उपयुक्त नहीं

Ma Lu इस परिणाम को एक सार्वभौमिक नुस्खे के रूप में बढ़ा-चढ़ाकर पेश करने से सावधान हैं। उनके विचार में, ऐसा कोई एक एग्रीवोल्टाइक विन्यास नहीं है जो हर स्थान पर इष्टतम प्रदर्शन करेगा। स्वीडिश खेत पर ब्रोकली के लिए जो काम करता है, वह सीधे किसी भिन्न फसल, भिन्न अक्षांश, या भिन्न जलवायु पर लागू नहीं हो सकता।

उनका तर्क है कि यह समझने के लिए अधिक शोध की आवश्यकता है कि विभिन्न फसलें विभिन्न प्रणाली सेटअपों और भिन्न जलवायु परिस्थितियों पर कैसे प्रतिक्रिया देती हैं, और ऐसी स्थापनाएं डिज़ाइन करने के लिए जो वास्तव में कृषि उत्पादन को नवीकरणीय बिजली उत्पादन के साथ संतुलित करें। लक्ष्य पैनल रंगों या पारदर्शिता स्तरों में विजेता घोषित करना नहीं है, बल्कि साक्ष्य का एक ऐसा निकाय बनाना है जो उत्पादकों को उनकी जमीन, उनकी फसल और उनके ऊर्जा लक्ष्यों के अनुसार प्रणाली चुनने दे।

अभी क्या हल करना बाकी है

रंगीन पैनलों के कामकाजी खेतों के ऊपर एक सामान्य दृश्य बनने से पहले कई खुले प्रश्न शेष हैं। ब्रोकली में 25 दिन का पकने का अंतराल यह प्रश्न उठाता है कि अन्य फसलें — विशेष रूप से छोटे बढ़ने के मौसम या सख्त कटाई समय-सीमा वाली — उसी फ़िल्टर किए गए प्रकाश पर कैसे प्रतिक्रिया देंगी। अर्धपारदर्शी पैनलों को स्थापित करने की अर्थव्यवस्था, जो आमतौर पर पूरी तरह अपारदर्शी विकल्पों की तुलना में प्रति इकाई क्षेत्र कम बिजली पैदा करते हैं, को भी उनके नीचे संरक्षित फसल के मूल्य के विरुद्ध तौलना होगा।

शोधकर्ता यह भी जानना चाहते हैं कि ये प्रणालियां कई मौसमों में और वास्तविक खेतों द्वारा अनुभव की जाने वाली मौसम स्थितियों की श्रृंखला में कैसे व्यवहार करती हैं, उस ओले और भारी बारिश से लेकर — जिसे पैनल मोड़ने में मदद कर सकते हैं — उन बादल भरे दौरों तक जब प्रकाश पहले से ही कम होता है। इनमें से प्रत्येक चर इस संतुलन को बदल सकता है कि एक खेत कितनी बिजली पैदा करता है और कितना भोजन देता है।

मुख्य निष्कर्ष

• अनुकूलित अर्धपारदर्शी मैजेंटा सोलर पैनलों ने स्वीडिश प्रायोगिक स्थल पर उनके नीचे उग रही ब्रोकली के लिए नीली और लाल तरंगदैर्ध्य को बढ़ाते हुए बिजली पैदा की।
• आश्रित ब्रोकली ने सूर्य के प्रकाश उपयोग दक्षता में 4.5 गुना वृद्धि दिखाई और खुले में उगाई गई ब्रोकली जितनी बड़ी हुई।
• अदला-बदली: पैनलों के नीचे के पौधों को पकने में 25 दिन अधिक लगे।
• रंगीन, अर्धपारदर्शी पैनलों को खेत की जमीन पर अपारदर्शी गहरे नीले पैनलों के कारण होने वाली अत्यधिक छाया से बचने के एक तरीके के रूप में खोजा जा रहा है।
• अध्ययन के लेखकों का कहना है कि कोई एक एग्रीवोल्टाइक डिज़ाइन हर फसल, विन्यास, या जलवायु के लिए उपयुक्त नहीं होगा, और भोजन उत्पादन को नवीकरणीय बिजली उत्पादन के साथ संतुलित करने के लिए और शोध की आवश्यकता है।

यह लेख Phys.org की रिपोर्टिंग पर आधारित है। मूल लेख पढ़ें।