सौर पैनलों के तहत खेती से पानी की बचत होती है और ऊर्जा पैदा होती है

सौर पैनलों के तहत खेती से पानी की बचत होती है और ऊर्जा पैदा होती है

एक पारंपरिक ओपन-स्काई गार्डन एक एग्रीवोल्टिक्स सिस्टम के बगल में स्थित है, जिसमें पौधों को सौर फोटोवोल्टिक पैनलों के तहत उगाया जाता है। अध्ययन बायोस्फीयर एक्सएनयूएमएक्स पर आयोजित किया गया था, जिसे पृष्ठभूमि में देखा जा सकता है। (क्रेडिट: पैट्रिक मर्फी / यू। एरिज़ोना)

सौर पैनलों के तहत खेती की जाने वाली फ़सलें, एग्रीवोल्टिक्स नामक एक प्रक्रिया है, जो खाद्य उत्पादन, पानी की बचत और बिजली उत्पादन की दक्षता को बढ़ावा दे सकती है, शोधकर्ताओं की रिपोर्ट।

अक्षय ऊर्जा और खाद्य उत्पादन में लचीलापन का निर्माण आज की बदलती दुनिया में एक मूलभूत चुनौती है, विशेष रूप से गर्मी और सूखे के लिए अतिसंवेदनशील क्षेत्रों में।

Agrivoltaics, जिसे सौर साझाकरण के रूप में भी जाना जाता है, एक विचार है जिसने हाल के वर्षों में कर्षण प्राप्त किया है। कुछ अध्ययनों ने, हालांकि, संबंधित भोजन, ऊर्जा और जल प्रणालियों के सभी पहलुओं पर नजर रखी है, और किसी ने भी शुष्क क्षेत्रों पर ध्यान केंद्रित नहीं किया है - वे क्षेत्र जो खाद्य उत्पादन की चुनौतियों और पानी की कमी का अनुभव करते हैं, लेकिन सूर्य ऊर्जा की अधिकता है।

“हममें से कई लोग अधिक नवीकरणीय ऊर्जा चाहते हैं, लेकिन आप उन सभी पैनलों को कहाँ रखते हैं? जैसे ही सौर संस्थापन बढ़ता है, वे शहरों के किनारों पर निकल जाते हैं, और यह ऐतिहासिक रूप से है जहाँ हम पहले से ही अपना भोजन बढ़ा रहे हैं, ”ग्रेग बैरोन-गफ़ोर्ड, यूनिवर्सिटी ऑफ़ जियोग्राफी एंड डेवलपमेंट ऑफ़ द यूनिवर्सिटी में एसोसिएट प्रोफेसर के रूप में कहते हैं एरिज़ोना और कागज के प्रमुख लेखक प्रकृति स्थिरता.

सौर पैनलों की छाया में, परीक्षण के लिए उपयोग किए जाने वाले एक हरे रंग के उपकरण में अभिनेता जेफ डेनियल की एक तस्वीर है जो बिग लेबोव्स्की से उनके चरित्र के रूप में है, जो कुछ छोटी फसलों के बगल में बैठता हैशोधकर्ताओं ने आने वाले प्रकाश स्तर, वायु तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, मिट्टी की सतह के तापमान और मिट्टी की नमी सहित कई प्रमुख कारकों की लगातार निगरानी करने के लिए उपकरणों का उपयोग किया। (फोटो: ग्रेग बैरन-गैफर्ड / यू। एरिज़ोना)

में एक हालिया अध्ययन प्रकृति यह पाया गया कि वर्तमान फसलें आने वाली धूप, हवा के तापमान और सापेक्षिक आर्द्रता के व्यापक विश्लेषण के आधार पर "सबसे बड़ी सौर पीवी शक्ति क्षमता वाली भूमि को कवर करती हैं"।

"तो आप किस भूमि का उपयोग करते हैं - भोजन या ऊर्जा उत्पादन? यह चुनौती मानव-पर्यावरण कनेक्शनों के प्रतिच्छेदन पर सटीक बैठती है, और यही वह जगह है जहाँ भूगोलवेत्ता चमकते हैं! ”बैरोन-गॉफर्ड कहते हैं, जो बायोस्फीयर एक्सएनयूएमएक्स के साथ एक शोधकर्ता भी हैं। "हम पूछने लगे, 'दोनों एक ही जगह पर क्यों नहीं?" और हम तब से टमाटर, मिर्च, चरस, काले, और जड़ी बूटियों जैसे सौर पैनलों की छाया में फसलें उगा रहे हैं। ”

शेड में बनाया गया

सौर फोटोवोल्टिक, या पीवी, पैनल और क्षेत्रीय सब्जियों का उपयोग करते हुए, टीम ने बायोस्फीयर एक्सएनयूएमएक्स पर पहला एग्रीवोल्टिक अनुसंधान स्थल बनाया। अंडरग्रेजुएट और ग्रेजुएट दोनों प्रोफेसरों और छात्रों ने तब सब कुछ मापा, जब पौधों से उगने वाले कार्बन के पौधे वातावरण और पानी को चूस रहे थे, जो कि बढ़ते मौसम में उनके कुल खाद्य उत्पादन के लिए जारी कर रहे थे।

अध्ययन चील्टिपिन काली मिर्च, जलपैनो, और चेरी टमाटर के पौधों पर केंद्रित था जो एक पीवी सरणी के तहत तैनात थे। औसत तीन महीने की गर्मियों के बढ़ते मौसम के दौरान, शोधकर्ताओं ने मिट्टी की सतह के ऊपर लगे सेंसर, और मिट्टी की सतह के तापमान और 5 सेंटीमीटर की गहराई पर नमी का उपयोग करते हुए आने वाले प्रकाश स्तर, हवा के तापमान, और सापेक्ष आर्द्रता की लगातार निगरानी की। पारंपरिक रोपण क्षेत्र और एग्रीवोल्टिक प्रणाली दोनों को समान सिंचाई दर प्राप्त हुई और शोधकर्ताओं ने दो सिंचाई परिदृश्यों का उपयोग करके उनका परीक्षण किया - प्रति दिन सिंचाई और सिंचाई के बाद।

उन्होंने पाया कि एग्रीवोल्टिक्स प्रणाली ने पौधों के विकास और प्रजनन को प्रभावित करने वाले तीन कारकों- हवा के तापमान, प्रत्यक्ष सूर्य के प्रकाश और पानी के लिए वायुमंडलीय मांग को प्रभावित किया। प्रदान की गई पीवी पैनल की छाया में दिन के तापमान और पारंपरिक, खुले आकाश के रोपण प्रणाली की तुलना में रात के तापमान में गिरावट आई। एग्रीवोल्टिक्स सिस्टम में वाष्प का दबाव भी कम था, जिसका अर्थ था कि हवा में अधिक नमी थी।

"हमने पाया कि हमारी कई खाद्य फ़सलें सौर पैनलों की छाया में बेहतर काम करती हैं क्योंकि वे सीधे सूरज से बच जाती हैं," बैरन-गफ़र्ड कहते हैं। "वास्तव में, कुल क्रिल्टेपिन फलों का उत्पादन एक कृषि प्रणाली में पीवी पैनलों के तहत तीन गुना अधिक था, और टमाटर का उत्पादन दोगुना था!"

जलपीनो ने एग्रीवोल्टिक्स प्रणाली और पारंपरिक भूखंड दोनों में समान मात्रा में फल का उत्पादन किया, लेकिन ऐसा 65% कम ट्रांसपैरेशनल पानी के नुकसान के साथ किया।

“उसी समय, हमने पाया कि प्रत्येक सिंचाई घटना वर्तमान कृषि पद्धतियों की तरह, केवल घंटों के लिए नहीं, बल्कि दिनों के लिए फसल वृद्धि का समर्थन कर सकती है। इस खोज से पता चलता है कि हम अपने पानी के उपयोग को कम कर सकते हैं लेकिन फिर भी खाद्य उत्पादन के स्तर को बनाए रख सकते हैं, ”बैरन-गैफर्ड कहते हैं, यह देखते हुए कि मिट्टी की नमी हर दिन सिंचाई करते समय नियंत्रण भूखंड की तुलना में एग्रीवोल्टिक प्रणाली में लगभग 15% अधिक रहती है।

सौर पैनलों के लिए भी बेहतर है

पौधों को लाभ के अलावा, शोधकर्ताओं ने यह भी पाया कि एग्रीवोल्टिक्स प्रणाली ने ऊर्जा उत्पादन की दक्षता में वृद्धि की। सौर पैनल स्वाभाविक रूप से तापमान के प्रति संवेदनशील होते हैं - जैसे वे गर्म होते हैं, उनकी दक्षता गिर जाती है। पीवी पैनलों के नीचे फसलों की खेती ने शोधकर्ताओं को पैनलों के तापमान को कम करने की अनुमति दी।

बैरन-गैफर्ड कहते हैं, "सौर पैनलों को गर्म करने वालों को वास्तव में इस तथ्य से ठंडा किया जाता है कि नीचे की फसलें अपने वाष्पोत्सर्जन की प्राकृतिक प्रक्रिया के माध्यम से पानी छोड़ रही हैं।"

"सभी ने बताया, कि हम अपने भोजन को कैसे बढ़ाते हैं, अपने बहुमूल्य जल संसाधनों का उपयोग करते हैं, और अक्षय ऊर्जा का उत्पादन करते हैं।"

एक हरियाली भविष्य के लिए कृषिविज्ञान

ट्रिवन यूनिफाइड स्कूल डिस्ट्रिक्ट, या TUSD, भूमि पर कई सौर प्रतिष्ठानों को शामिल करने के लिए कृषि-विज्ञान में बैरोन-गॉफोर्ड के शोध का विस्तार हुआ है। मूसा थॉम्पसन, जो TUSD और स्कूल ऑफ़ जियोग्राफी एंड डेवलपमेंट के बीच अपने समय को विभाजित करते हैं, ध्यान दें कि टीम K-12 छात्रों के साथ जुड़ने के लिए TUSD सौर प्रतिष्ठानों का भी उपयोग कर रही है।

थॉम्पसन कहते हैं, "मुझे इस काम की ओर आकर्षित करता है कि K-12 शिक्षार्थी के साथ क्या होता है जब उनकी भागीदारी परिणामी होती है और शोध उनके समुदाय में रहता है।" "डायनामिक्स में यह बदलाव उन छात्रों को बनाता है जो जलवायु परिवर्तन जैसी भव्य चुनौतियों का सामना करने में एजेंसी महसूस करते हैं।"

लेखकों का कहना है कि अतिरिक्त पौधों की प्रजातियों के साथ अधिक शोध की आवश्यकता है। वे इस बात पर भी ध्यान देते हैं कि खेत मजदूरों की भौतिक और सामाजिक भलाई पर वर्तमान में अप्रभावित प्रभाव हो सकता है। प्रारंभिक आंकड़ों से पता चलता है कि पारंपरिक कृषि की तुलना में कृषि क्षेत्र में काम करते समय त्वचा का तापमान 18 डिग्री फ़ारेनहाइट कूलर के बारे में हो सकता है।

"जलवायु परिवर्तन पहले से ही एरिजोना में खाद्य उत्पादन और कृषि कार्यकर्ता स्वास्थ्य को बाधित कर रहा है," दक्षिण पश्चिम केंद्र के एक कृषिविज्ञानी कोथोर गैरी नभान का कहना है। “दक्षिण-पश्चिमी अमेरिका हमारे खेत मजदूरों के बीच बहुत अधिक हीट स्ट्रोक और गर्मी से संबंधित मौत देखता है; इसका सीधा असर वहां भी हो सकता है। ”

Barron-Gafford और टीम अब अमेरिकी ऊर्जा विभाग की नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लैब के साथ काम कर रही है ताकि यह आकलन किया जा सके कि देश के अन्य क्षेत्रों में कृषि संबंधी दृष्टिकोण कितनी अच्छी तरह काम कर सकता है और इन विकृतियों की समस्याओं को हल करने के लिए क्षेत्रीय नीतियां उपन्यास के दृष्टिकोण को कैसे बढ़ावा दे सकती हैं।

सामाजिक और व्यवहारिक महाविद्यालय में भूगोल और विकास स्कूल में प्रोफेसर कोथोर एंड्रिया गरलक कहते हैं, "कल्पना कीजिए कि हम अपने समुदाय और बड़ी दुनिया में कृषि और नवीकरणीय ऊर्जा उत्पादन के बारे में अधिक रचनात्मक सोच के साथ प्रभाव डाल सकते हैं।" विज्ञान।

अतिरिक्त coauthors एरिज़ोना विश्वविद्यालय, मैरीलैंड विश्वविद्यालय और राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला से हैं। इस अध्ययन के लिए धन राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन और ऊर्जा विभाग की राष्ट्रीय अक्षय ऊर्जा प्रयोगशाला से आया है।

स्रोत: एरिजोना विश्वविद्यालय

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