மெஜந்தா நிறத்தில் பல்பணி: வண்ண சூரிய பலகைகள் பயிர்களை வளர்த்து மின்சாரம் உற்பத்தி செய்ய உதவும்

வண்ண சூரிய பலகைகள் பண்ணைகள் ஒரே நேரத்தில் பயிர்களையும் மின்சாரத்தையும் அறுவடை செய்ய அனுமதிக்கின்றன

தங்கள் நிலத்தில் புதுப்பிக்கத்தக்க ஆற்றலைச் சேர்க்க விரும்பும் விவசாயிகள் நெடுங்காலமாக ஒரு சங்கடமான சமநிலையை எதிர்கொண்டுள்ளனர்: அதிக மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் ஒளிபுகா பலகைகள் ஆழமான நிழலையும் வீசுகின்றன. தனிப்பயனாக்கப்பட்ட, அரை-ஒளிபுகா, பிரகாசமான மெஜந்தா நிறம் பூசப்பட்ட சூரிய பலகைகள் அந்த வேறுபாட்டைப் பிரிக்க முடியும் என்று புதிய ஆய்வு குறிப்பிடுகிறது — மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் அதே வேளையில், ஒளி நிறமாலையின் மிகவும் பயனுள்ள பகுதிகளை கீழே வளரும் பயிர்களை நோக்கி திருப்புகிறது.

அக்டோபர் 2 அன்று Cell Reports Physical Science இதழில் வெளியிட திட்டமிடப்பட்டுள்ள இந்த ஆய்வு, சுவீடனில் உள்ள Kärrbo Prästgård பண்ணையில் ஒரு சோதனைத் தளத்தில் பலகைகளின் கீழ் பயிரிடப்பட்ட ப்ரோக்கோலியை மையமாகக் கொண்டுள்ளது. கண்டுபிடிப்புகளின்படி, ப்ரோக்கோலி திறந்த வெளியில் வளர்க்கப்பட்ட தாவரங்களை விட சூரிய ஒளியை மிகவும் திறமையாக உறிஞ்சியது, மேலும் அறுவடை செய்யப்பட்ட தலைகள் இறுதியில் வழக்கமாக வளர்க்கப்படும் ப்ரோக்கோலியின் அதே அளவை எட்டின — இருப்பினும் அவை முதிர்ச்சியடைய 25 கூடுதல் நாட்கள் தேவைப்பட்டன.

தங்கள் பலகைகளின் கீழ் உள்ள நிலத்தின் உற்பத்தித்திறனை இழக்காமல் புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய விரும்பும் விவசாயிகளுக்கு இந்த ஆய்வு ஒரு சாத்தியமான கருவியை சுட்டிக்காட்டுகிறது.

மெஜந்தா பலகைகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன

சுவீடனின் Västerås இல் உள்ள Mälardalen பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த, இந்த ஆய்வுக் கட்டுரையின் ஆசிரியர்களில் ஒருவரான Silvia Ma Lu கூறுகையில், அடிப்படைக் கருத்து நேரடியானது. பலகைகள் வரும் சூரிய ஒளியின் ஒரு பகுதியைத் தடுத்து அதை புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரமாக மாற்றுகின்றன, மீதமுள்ளவை கீழே உள்ள பயிர்களுக்குச் செல்ல அனுமதிக்கின்றன. சூரிய நிறமாலையை ஒரே நேரத்தில் இரண்டு பணிகளுக்கு — தாவரங்களுக்கு உணவளிப்பது மற்றும் மின் கட்டமைப்புக்கு உணவளிப்பது — பிரிப்பதன் மூலம் சூரிய ஒளியை மிகவும் திறமையாகப் பயன்படுத்த முடியுமா என்பதைக் கண்டறிவதே பரந்த நோக்கம் என்று அவர் விளக்குகிறார்.

மெஜந்தா என்பது தன்னிச்சையான அழகியல் தேர்வு அல்ல. ஒளிபுகா பலகை செய்வது போல் பாகுபாடின்றி ஒளியைத் தடுப்பதற்குப் பதிலாக, அரை-ஒளிபுகா வடிவமைப்பு சூரிய நிறமாலையை வடிகட்டுகிறது, இதனால் தாவரங்கள் மிக அதிகமாக நம்பியிருக்கும் நீலம் மற்றும் சிவப்பு அலைநீளங்கள் — பயிர் விதானத்திற்கு வலியுறுத்தப்படுகின்றன.

• பகுதி ஊடுருவல்: வரும் சூரிய ஒளியின் ஒரு பங்கு பலகையின் வழியாகத் தாவரங்களை அடைகிறது.
• மின் உற்பத்தி: பலகை பிடிக்கும் ஒளி புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரமாக மாற்றப்படுகிறது.
• நிறமாலை சீரமைப்பு: பயிர் வளர்ச்சிக்கு ஆதரவாக நீலம் மற்றும் சிவப்பு அலைநீளங்கள் மேம்படுத்தப்படுகின்றன.
• இயற்பியல் புகலிடம்: ஒரு வயலின் மேல் பலகைகளைப் பொருத்துவது தாவரங்களை அதிக சூரிய ஒளியிலிருந்தும், ஆலங்கட்டி அல்லது கனமழை போன்ற கடுமையான வானிலையிலிருந்தும் பாதுகாக்கலாம்.

ப்ரோக்கோலி சோதனை வெளிப்படுத்தியது

ஆராய்ச்சியாளர்கள் ப்ரோக்கோலியை தங்கள் சோதனைப் பயிராகக் கவனம் செலுத்தி, சுவீடன் சோதனைத் தளத்தில் வண்ணமயமான, அரை-ஒளிபுகா பலகைகளின் கீழ் அதை வளர்த்தனர். முக்கிய முடிவு, திறந்த வெளியில் வளர்க்கப்பட்ட ப்ரோக்கோலியுடன் ஒப்பிடும்போது, தாவரங்கள் தங்களுக்குக் கிடைக்கும் சூரிய ஒளியை எவ்வளவு திறமையாகப் பயன்படுத்தின என்பதில் 4.5 மடங்கு அதிகரிப்பு ஆகும். நடைமுறை அடிப்படையில், அந்த திறன் ஆதாயம் அறுவடையில் வெளிப்பட்டது: மெஜந்தா பலகைகளின் கீழ் உற்பத்தி செய்யப்பட்ட ப்ரோக்கோலி பாரம்பரிய திறந்த வெளி ப்ரோக்கோலி அளவுக்கு வளர்ந்தது.

இருப்பினும் ஒரு பிடிப்பு இருந்தது. புகலிடம் பெற்ற தாவரங்கள் முழு சூரிய ஒளியில் உள்ள தங்கள் இணைகளை விட முதிர்ச்சியடைய 25 நாட்கள் அதிகம் எடுத்தன. இந்த தாமதம் இறுக்கமான நடவு அட்டவணைகள், தொடர்ச்சியான அறுவடைகள் அல்லது குறிப்பிட்ட சந்தை சாளரங்களை எட்டுவதைப் பொறுத்த ஒப்பந்தங்களுடன் பணிபுரியும் விவசாயிகளுக்கு முக்கியமானது. மேலும், பலகைகளின் கீழ் உள்ள ஒளிச் சூழல், நிறமாலை அடிப்படையில் சாதகமாக இருந்தாலும், ஒவ்வொரு அம்சத்திலும் கட்டுப்பாடற்ற சூரிய ஒளிக்கு சரியான மாற்று அல்ல என்பதையும் இது குறிக்கிறது.

ஆயினும், முழு அளவிலான அறுவடை மற்றும் தளத்தில் மின் உற்பத்தி ஆகியவற்றின் கலவையே இந்த அணுகுமுறையைத் தொடரத் தகுந்ததாக ஆக்குகிறது. ஒரு வயலை உணவுக்கும் மின்சாரத்திற்கும் இடையே தேர்வு செய்யக் கேட்பதற்குப் பதிலாக, இந்த அமைப்பு இரண்டையும் செய்யக் கேட்கிறது.

ஏன் அக்ரிவோல்டாயிக்ஸ் ஆர்வத்தை ஈர்க்கிறது

விவசாய நிலத்தில் வழக்கமான சூரிய பலகைகளை வைப்பது ஏற்கனவே விவசாயிகளுக்கு கிடைக்கக்கூடிய மற்றும் விசாலமான நிலத்தில் புதுப்பிக்கத்தக்க மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்ய ஒரு வழியை வழங்குகிறது, அதே நேரத்தில் பயிர்களை அதிக நேரடி சூரிய ஒளியிலிருந்தும் சேதப்படுத்தும் வானிலையிலிருந்தும் பாதுகாக்கிறது. சிரமம் என்னவென்றால், நிலையான அடர்-நீல ஒளிமின்னழுத்த பலகைகள் பொதுவாக ஒளிபுகா. ஒரு வயலுக்கு மேல் வைக்கப்படும்போது, பல பயிர்கள் தாங்கக்கூடியதை விட அதிக நிழலை உருவாக்கி, மகசூலைக் குறைக்கலாம்.

அரை-ஒளிபுகா மற்றும் வண்ண பலகைகள் தணிக்க வடிவமைக்கப்பட்டுள்ளது துல்லியமாக அந்த பிரச்சினையே. ஒளியின் கட்டுப்படுத்தப்பட்ட பகுதியை கடக்க அனுமதித்து, எந்த அலைநீளங்கள் கடக்கின்றன என்பதை வடிவமைப்பதன் மூலம், மின் உற்பத்தியை அர்த்தமுள்ளதாக வைத்திருக்கும் அதே வேளையில் கீழே உள்ள தாவரங்களுக்கு போதுமான பயன்படுத்தக்கூடிய ஒளியை விட்டுச் செல்வதை அவை நோக்கமாகக் கொண்டுள்ளன. சுவீடன் ப்ரோக்கோலி சோதனை அந்த முயற்சியில் ஒரு தரவுப் புள்ளியாகும், இது ஒரு மெஜந்தா வடிகட்டியை ஒரு குறிப்பிட்ட பயிருக்கு சேவை செய்ய தகவமைக்க முடியுமா என்பதை சோதிக்கிறது, ஒட்டுமொத்தமாக ஒளியைக் குறைப்பதற்குப் பதிலாக.

எந்த ஒரு வடிவமைப்பும் ஒவ்வொரு பண்ணைக்கும் பொருந்தாது

இந்த முடிவை ஒரு உலகளாவிய செய்முறையாக மிகைப்படுத்திக் கூறாமல் Ma Lu கவனமாக இருக்கிறார். அவரது பார்வையில், ஒவ்வொரு இடத்திலும் உகந்ததாக செயல்படும் ஒரே ஒரு அக்ரிவோல்டாயிக் கட்டமைப்பு இல்லை. சுவீடன் பண்ணையில் ப்ரோக்கோலிக்கு வேலை செய்வது வேறு பயிர், வேறு அட்சரேகை அல்லது வேறு காலநிலைக்கு நேரடியாக மாறாது.

பல்வேறு பயிர்கள் வெவ்வேறு அமைப்பு அமைப்புகள் மற்றும் மாறுபடும் காலநிலை நிலைமைகளுக்கு எவ்வாறு பதிலளிக்கின்றன என்பதைப் புரிந்துகொள்ளவும், விவசாய உற்பத்தியை புதுப்பிக்கத்தக்க மின் உற்பத்தியுடன் உண்மையிலேயே சமநிலைப்படுத்தும் நிறுவல்களை வடிவமைக்கவும் மேலும் ஆராய்ச்சி தேவை என்று அவர் வாதிடுகிறார். பலகை நிறங்கள் அல்லது ஒளிபுகாநிலைகளில் ஒரு வெற்றியாளரை அறிவிப்பது இலக்கு அல்ல, மாறாக விவசாயிகள் ஒரு அமைப்பை அவர்களின் நிலம், அவர்களின் பயிர் மற்றும் அவர்களின் ஆற்றல் இலக்குகளுடன் பொருத்த அனுமதிக்கும் ஆதாரங்களின் தொகுப்பை உருவாக்குவதே ஆகும்.

இன்னும் தீர்க்கப்பட வேண்டியவை

வண்ண பலகைகள் வேலை செய்யும் விவசாய நிலத்தின் மேல் வழக்கமான காட்சியாக மாறுவதற்கு முன் பல திறந்த கேள்விகள் உள்ளன. ப்ரோக்கோலியில் 25-நாள் முதிர்ச்சி இடைவெளி, மற்ற பயிர்கள் — குறிப்பாக குறுகிய வளர்ச்சி பருவங்கள் அல்லது கடுமையான அறுவடை காலக்கெடு கொண்டவை — அதே வடிகட்டப்பட்ட ஒளிக்கு எவ்வாறு பதிலளிக்கும் என்ற கேள்வியை எழுப்புகிறது. முழுமையாக ஒளிபுகா மாற்றுகளை விட ஒரு அலகு பரப்பளவுக்கு பொதுவாக குறைவான மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்யும் அரை-ஒளிபுகா பலகைகளை நிறுவுவதின் பொருளாதாரம், அவற்றின் கீழ் பாதுகாக்கப்படும் பயிரின் மதிப்புக்கு எதிராக எடைபோடப்பட வேண்டும்.

பல பருவங்களில் மற்றும் உண்மையான பண்ணைகள் அனுபவிக்கும் வானிலை நிலைமைகளின் வரம்பில் — பலகைகள் திசைதிருப்ப உதவக்கூடிய ஆலங்கட்டி மற்றும் கனமழை முதல் ஒளி ஏற்கனவே அரிதாக இருக்கும் மேகமூட்டமான காலங்கள் வரை — அமைப்புகள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன என்பதையும் ஆராய்ச்சியாளர்கள் அறிய விரும்புகிறார்கள். அந்த மாறிகள் ஒவ்வொன்றும் ஒரு வயல் எவ்வளவு மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்கிறது மற்றும் எவ்வளவு உணவை அளிக்கிறது என்பதற்கு இடையிலான சமநிலையை மாற்றலாம்.

முக்கிய எடுத்துக்காட்டுகள்

• தனிப்பயனாக்கப்பட்ட அரை-ஒளிபுகா மெஜந்தா சூரிய பலகைகள் சுவீடன் சோதனைத் தளத்தில் அவற்றின் கீழ் வளரும் ப்ரோக்கோலிக்கு நீலம் மற்றும் சிவப்பு அலைநீளங்களை மேம்படுத்தும் அதே வேளையில் மின்சாரத்தை உற்பத்தி செய்தன.
• புகலிடம் பெற்ற ப்ரோக்கோலி சூரிய ஒளி பயன்பாட்டு திறனில் 4.5 மடங்கு அதிகரிப்பைக் காட்டியது மற்றும் திறந்த வெளியில் வளர்க்கப்பட்ட ப்ரோக்கோலி அளவுக்கு வளர்ந்தது.
• சமநிலை: பலகைகளின் கீழ் உள்ள தாவரங்கள் முதிர்ச்சியடைய 25 நாட்கள் அதிகம் எடுத்தன.
• விவசாய நிலத்தில் ஒளிபுகா அடர்-நீல பலகைகளால் ஏற்படும் அதிக நிழலைத் தவிர்க்க ஒரு வழியாக வண்ணமயமான, அரை-ஒளிபுகா பலகைகள் ஆராயப்படுகின்றன.
• ஒவ்வொரு பயிர், கட்டமைப்பு அல்லது காலநிலைக்கும் ஒரே ஒரு அக்ரிவோல்டாயிக் வடிவமைப்பு பொருந்தாது என்றும், உணவு உற்பத்தியை புதுப்பிக்கத்தக்க மின் உற்பத்தியுடன் சமநிலைப்படுத்த மேலும் ஆராய்ச்சி தேவை என்றும் ஆய்வின் ஆசிரியர்கள் கூறுகிறார்கள்.

இந்தக் கட்டுரை Phys.org இன் செய்தி அறிக்கையை அடிப்படையாகக் கொண்டது. அசல் கட்டுரையைப் படிக்கவும்.