మెజెంటా రంగులో బహుళ పనులు: రంగుల సౌర ప్యానెల్‌లు పంటలు పండించడంతో పాటు విద్యుత్ ఉత్పత్తి చేయగలవు

రంగుల సౌర ప్యానెల్‌లు పొలాల్లో పంటలు, విద్యుత్‌ను ఒకేసారి సేకరించేలా చేస్తాయి

తమ భూమిలో పునరుత్పాదక శక్తిని జోడించాలనుకునే రైతులు చాలాకాలంగా ఒక ఇబ్బందికరమైన రాజీని ఎదుర్కొంటున్నారు: అత్యధిక విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేసే అపారదర్శక ప్యానెల్‌లు అత్యధిక నీడను కూడా కలిగిస్తాయి. అనుకూలీకరించిన, అర్ధ-పారదర్శక సౌర ప్యానెల్‌లను ప్రకాశవంతమైన మెజెంటా రంగులో రంగు వేయడం ద్వారా ఆ వ్యత్యాసాన్ని సమతుల్యం చేయవచ్చని కొత్త పరిశోధన సూచిస్తోంది; ఇవి విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తూనే, కాంతి వర్ణపటంలో అత్యంత ఉపయోగకరమైన భాగాలను కింద పండుతున్న పంటల వైపు మళ్లిస్తాయి.

అక్టోబర్ 2న Cell Reports Physical Science జర్నల్‌లో ప్రచురణకు నిర్ణయించిన ఈ అధ్యయనం, స్వీడన్‌లోని Kärrbo Prästgård వ్యవసాయ క్షేత్రంలోని ప్రయోగాత్మక ప్రదేశంలో ఈ ప్యానెల్‌ల కింద సాగు చేసిన బ్రొక్కోలీపై కేంద్రీకృతమైంది. పరిశోధన ఫలితాల ప్రకారం, బ్రొక్కోలీ బయటి పొలంలో పండిన మొక్కల కంటే సూర్యకాంతిని మరింత సమర్థవంతంగా గ్రహించింది, చివరికి సేకరించిన పూలకాయలు సాంప్రదాయ పద్ధతిలో పండించిన బ్రొక్కోలీతో సమాన పరిమాణాన్ని చేరుకున్నాయి — అయితే పక్వానికి రావడానికి 25 అదనపు రోజులు పట్టింది.

తమ ప్యానెల్ శ్రేణుల కింద భూమి ఉత్పాదకతను వదులుకోకుండా పునరుత్పాదక విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేయాలనుకునే రైతులకు ఈ పని ఒక సంభావ్య సాధనాన్ని సూచిస్తుంది.

మెజెంటా ప్యానెల్‌లు ఎలా పనిచేస్తాయి

ఈ పరిశోధన పత్రం రచయితలలో ఒకరైన, స్వీడన్‌లోని వాస్టెరాస్‌లోని మాలార్డాలెన్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన సిల్వియా మా లు ప్రకారం, ఈ ప్రాథమిక భావన సరళమైనది. ప్యానెల్‌లు వచ్చే సూర్యకాంతిలో కొంత భాగాన్ని అడ్డుకుని దానిని పునరుత్పాదక విద్యుత్‌గా మారుస్తాయి, మిగిలిన భాగాన్ని కింద ఉన్న పంటలకు చేరనిస్తాయి. సూర్యకాంతిని ఒకేసారి రెండు పనుల మధ్య — మొక్కలకు ఆహారం అందించడం, గ్రిడ్‌కు విద్యుత్ అందించడం — విభజించడం ద్వారా దానిని మరింత సమర్థవంతంగా ఉపయోగించుకోవచ్చా అని తెలుసుకోవడమే విస్తృత లక్ష్యమని ఆమె వివరిస్తారు.

మెజెంటా అనేది ఏదో ఏకపక్ష సౌందర్య ఎంపిక కాదు. అపారదర్శక ప్యానెల్ చేసినట్లు కాంతిని విచక్షణ లేకుండా నిరోధించడానికి బదులుగా, ఈ అర్ధ-పారదర్శక రూపకల్పన సౌర వర్ణపటాన్ని వడపోస్తుంది, తద్వారా మొక్కలు అత్యధికంగా ఆధారపడే నీలం, ఎరుపు తరంగదైర్ఘ్యాలు — పంట పైపొర కోసం నొక్కి చెప్పబడతాయి.

• పాక్షిక ప్రసారం: వచ్చే సూర్యకాంతిలో ఒక వాటా ప్యానెల్ గుండా మొక్కలను చేరుతుంది.
• విద్యుత్ ఉత్పత్తి: ప్యానెల్ సంగ్రహించిన కాంతి పునరుత్పాదక విద్యుత్‌గా మారుతుంది.
• వర్ణపట ట్యూనింగ్: పంట అభివృద్ధికి తోడ్పడేందుకు నీలం, ఎరుపు తరంగదైర్ఘ్యాలు పెంచబడతాయి.
• భౌతిక ఆశ్రయం: పొలంపై ప్యానెల్‌లను అమర్చడం మొక్కలను అధిక సూర్యకాంతి నుండి, వడగళ్లు లేదా భారీ వర్షం వంటి తీవ్ర వాతావరణం నుండి కూడా రక్షించగలదు.

బ్రొక్కోలీ ప్రయోగం వెల్లడించినది

పరిశోధకులు బ్రొక్కోలీని తమ పరీక్షా పంటగా ఎంచుకుని, స్వీడన్ ప్రయోగాత్మక ప్రదేశంలో రంగు, అర్ధ-పారదర్శక ప్యానెల్‌ల కింద దానిని పండించారు. ప్రధాన ఫలితం ఏమిటంటే, బయట పండించిన బ్రొక్కోలీతో పోలిస్తే మొక్కలు తమకు అందుబాటులో ఉన్న సూర్యకాంతిని ఉపయోగించుకునే సామర్థ్యంలో 4.5 రెట్లు పెరుగుదల కనిపించింది. ఆచరణాత్మకంగా, ఆ సామర్థ్య లాభం పంటలో కనిపించింది: మెజెంటా ప్యానెల్‌ల కింద ఉత్పత్తి అయిన బ్రొక్కోలీ సాంప్రదాయ బయటి పొలం బ్రొక్కోలీ అంత పెద్దగా పెరిగింది.

అయితే ఒక అడ్డంకి ఉంది. ఆశ్రయం పొందిన మొక్కలు పూర్తి ఎండలో ఉన్న వాటి కంటే పక్వానికి రావడానికి 25 రోజులు ఎక్కువ సమయం తీసుకున్నాయి. కఠినమైన నాట్ల షెడ్యూల్‌లు, వరుసగా పంట కోతలు, లేదా నిర్దిష్ట మార్కెట్ విండోలను చేరుకోవడంపై ఆధారపడిన ఒప్పందాలతో పనిచేసే సాగుదారులకు ఈ ఆలస్యం ముఖ్యమైనది. అలాగే, ప్యానెల్‌ల కింద కాంతి వాతావరణం వర్ణపట పరంగా అనుకూలమైనప్పటికీ, ప్రతి విషయంలోనూ అనియంత్రిత సూర్యకాంతికి పరిపూర్ణ ప్రత్యామ్నాయం కాదని ఇది సూచిస్తుంది.

అయినప్పటికీ, పూర్తి పరిమాణ పంట, స్థలంలోనే విద్యుత్ ఉత్పత్తి కలయికే ఈ విధానాన్ని కొనసాగించదగినదిగా చేసే ఫలితం. ఒక పొలాన్ని ఆహారం లేదా విద్యుత్ మధ్య ఎంపిక చేసుకోమని అడగడం బదులుగా, ఈ వ్యవస్థ రెండింటినీ చేయమని అడుగుతుంది.

అగ్రివోల్టాయిక్స్ ఎందుకు ఆసక్తిని ఆకర్షిస్తోంది

వ్యవసాయ భూమిపై సాంప్రదాయ సౌర ప్యానెల్‌లను అమర్చడం ఇప్పటికే రైతులకు అందుబాటులో, విశాలంగా ఉన్న భూమిపై పునరుత్పాదక విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేసే మార్గాన్ని అందిస్తుంది, అదే సమయంలో పంటలను అధిక ప్రత్యక్ష సూర్యకాంతి నుండి, హానికరమైన వాతావరణం నుండి రక్షిస్తుంది. ఇబ్బంది ఏమిటంటే, ప్రామాణిక ముదురు-నీలం ఫోటోవోల్టాయిక్ ప్యానెల్‌లు సాధారణంగా అపారదర్శకంగా ఉంటాయి. పొలంపై అమర్చినప్పుడు, అవి చాలా పంటలు తట్టుకోగలిగే దానికంటే ఎక్కువ నీడను సృష్టించి, దిగుబడిని తగ్గించగలవు.

అర్ధ-పారదర్శక, రంగు ప్యానెల్‌లు ఉద్దేశపూర్వకంగా మృదువుగా చేయడానికి రూపొందించబడిన సమస్య సరిగ్గా అదే. నియంత్రిత భాగం కాంతిని లోపలికి రానిచ్చి, ఏ తరంగదైర్ఘ్యాలు వెళ్తాయో రూపకల్పన చేయడం ద్వారా, అవి విద్యుత్ ఉత్పత్తిని అర్థవంతంగా ఉంచుతూనే కింద ఉన్న మొక్కలకు తగినంత ఉపయోగకరమైన కాంతిని మిగుల్చడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నాయి. స్వీడిష్ బ్రొక్కోలీ ప్రయోగం ఆ ప్రయత్నంలో ఒక డేటా పాయింట్, ఇది కేవలం మొత్తం కాంతిని తగ్గించడం కాకుండా నిర్దిష్ట పంటకు సేవ చేయడానికి మెజెంటా ఫిల్టర్‌ను ట్యూన్ చేయవచ్చా అని పరీక్షిస్తుంది.

ప్రతి పొలానికి ఒకే రూపకల్పన సరిపోదు

ఈ ఫలితాన్ని సార్వత్రిక నిర్దేశంగా అతిగా చెప్పకుండా మా లు జాగ్రత్తపడతారు. ఆమె దృష్టిలో, ప్రతి ప్రదేశంలో సరైన పనితీరు కనబరిచే ఒకే ఒక అగ్రివోల్టాయిక్ కాన్ఫిగరేషన్ ఉండదు. స్వీడిష్ పొలంలో బ్రొక్కోలీకి పనిచేసేది వేరే పంటకు, వేరే అక్షాంశానికి, లేదా వేరే వాతావరణానికి నేరుగా అనువదించబడకపోవచ్చు.

వివిధ పంటలు వివిధ వ్యవస్థ అమరికలకు, మారుతున్న వాతావరణ పరిస్థితులకు ఎలా స్పందిస్తాయో అర్థం చేసుకోవడానికి, వ్యవసాయ ఉత్పత్తిని పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తితో నిజంగా సమతుల్యం చేసే సంస్థాపనలను రూపకల్పన చేయడానికి మరింత పరిశోధన అవసరమని ఆమె వాదిస్తారు. ప్యానెల్ రంగుల లేదా పారదర్శకత స్థాయిల మధ్య విజేతను ప్రకటించడం లక్ష్యం కాదు, సాగుదారులు తమ భూమి, తమ పంట, తమ శక్తి లక్ష్యాలకు వ్యవస్థను సరిపోల్చుకునేలా చేసే సాక్ష్యాధారాలను నిర్మించడం లక్ష్యం.

ఇంకా పరిష్కరించాల్సిన అంశాలు

పని చేసే వ్యవసాయ భూమిపై రంగు ప్యానెల్‌లు సాధారణ దృశ్యంగా మారే ముందు అనేక అనుత్తరిత ప్రశ్నలు మిగిలి ఉన్నాయి. బ్రొక్కోలీలోని 25-రోజుల పక్వత్వ అంతరం, ఇతర పంటలు — ముఖ్యంగా తక్కువ పెరుగుదల కాలాలు లేదా కఠినమైన పంట కోత గడువులు ఉన్నవి — అదే వడపోసిన కాంతికి ఎలా స్పందిస్తాయనే ప్రశ్నను లేవనెత్తుతుంది. పూర్తిగా అపారదర్శక ప్రత్యామ్నాయాల కంటే సాధారణంగా యూనిట్ విస్తీర్ణానికి తక్కువ విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేసే అర్ధ-పారదర్శక ప్యానెల్‌లను అమర్చడం యొక్క ఆర్థిక అంశాలను కూడా వాటి కింద రక్షించబడిన పంట విలువతో తూకం వేయాల్సి ఉంటుంది.

అలాగే, నిజమైన పొలాలు ఎదుర్కొనే అనేక సీజన్లలో, వాతావరణ పరిస్థితుల శ్రేణిలో ఈ వ్యవస్థలు ఎలా ప్రవర్తిస్తాయో పరిశోధకులు తెలుసుకోవాలనుకుంటున్నారు — ప్యానెల్‌లు తప్పించడంలో సహాయపడే వడగళ్లు, భారీ వర్షం నుండి కాంతి ఇప్పటికే కొరతగా ఉన్న మేఘావృత కాలాల వరకు. ఆ ప్రతి చరరాశి ఒక పొలం ఎంత విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఎంత ఆహారాన్ని ఇస్తుంది అనే దాని మధ్య సమతుల్యతను మార్చగలదు.

ముఖ్యమైన అంశాలు

• అనుకూలీకరించిన అర్ధ-పారదర్శక మెజెంటా సౌర ప్యానెల్‌లు స్వీడిష్ ప్రయోగాత్మక ప్రదేశంలో వాటి కింద పెరుగుతున్న బ్రొక్కోలీ కోసం నీలం, ఎరుపు తరంగదైర్ఘ్యాలను పెంచుతూనే విద్యుత్‌ను ఉత్పత్తి చేశాయి.
• ఆశ్రయం పొందిన బ్రొక్కోలీ సూర్యకాంతి వినియోగ సామర్థ్యంలో 4.5 రెట్లు పెరుగుదల చూపింది, బయట పెంచిన బ్రొక్కోలీ అంత పెద్దగా పెరిగింది.
• రాజీ: ప్యానెల్‌ల కింద మొక్కలు పక్వానికి రావడానికి 25 రోజులు ఎక్కువ సమయం తీసుకున్నాయి.
• వ్యవసాయ భూమిపై అపారదర్శక ముదురు-నీలం ప్యానెల్‌ల వల్ల కలిగే అధిక నీడను నివారించే మార్గంగా రంగు, అర్ధ-పారదర్శక ప్యానెల్‌లను అన్వేషిస్తున్నారు.
• ప్రతి పంటకు, కాన్ఫిగరేషన్‌కు, లేదా వాతావరణానికి ఒకే అగ్రివోల్టాయిక్ రూపకల్పన సరిపోదని, ఆహార ఉత్పత్తిని పునరుత్పాదక విద్యుత్ ఉత్పత్తితో సమతుల్యం చేయడానికి మరింత పరిశోధన అవసరమని అధ్యయన రచయితలు చెబుతున్నారు.

ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.