เกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ ( เรียกอีกอย่างว่าเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ , เกษตรพลังงานแสงอาทิตย์หรือพลังงานแสงอาทิตย์แบบใช้ประโยชน์สองทาง ) หมายถึงการใช้ที่ดินผืนเดียวกันเพื่อทั้งพลังงานแสงอาทิตย์และการเกษตร^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]}

วิธีการนี้มีความหลากหลายอย่างน่าประหลาดใจ - สามารถติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์ ระหว่างพืชผล ติดตั้งเหนือพืชผล ติดตั้งในเรือนกระจก หรือจัดเรียงเพื่อรองรับ แมลงผสมเกสรได้^{[ 5 ]}

การจับคู่ยังสามารถสร้างความร่วมมือได้อีกด้วย แผงโซลาร์เซลล์สามารถช่วยปรับอุณหภูมิพื้นดิน ให้ที่พักพิงแก่ปศุสัตว์ และช่วยให้พืชรักษาความชื้นได้^{[ 6 ]}สำหรับเกษตรกร ความสามารถในการผลิตไฟฟ้าสามารถช่วยกระจายแหล่งรายได้ของพวกเขาได้

แผงโซลาร์เซลล์บดบังแสง ซึ่งหมายความว่าระบบใช้งานแบบคู่ต้องมีการแลกเปลี่ยนระหว่างผลผลิตพืชคุณภาพพืช และการผลิตพลังงาน^{[ 7 ]}พืช/ปศุสัตว์บางชนิดได้รับประโยชน์จากร่มเงาที่เพิ่มขึ้น ทำให้ไม่ต้องมีการแลกเปลี่ยน^{[ 8 ]}เช่น ผักใบเขียว และเครื่องเทศ เช่น ขมิ้นและขิง ในขณะที่พืชหลัก เช่น ข้าวสาลี ข้าว ถั่วเหลือง หรือพืชตระกูลถั่ว ต้องการแสงแดดมากกว่า^{[ 9 ]}ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ยังถูกนำมาใช้ในวงกว้างในพื้นที่แห้งแล้งและกึ่งแห้งแล้ง เพื่อรักษาเสถียรภาพของดิน ลด ความรุนแรง ของพายุฝุ่นเพิ่มพื้นที่ปกคลุมด้วยพืชพรรณ จัดหาอาหารสัตว์ และยับยั้งการกลายเป็นทะเลทรายโดยเฉพาะในภาคเหนือของจีน^{[ 10 ] [ 11 ]}

ในยุโรปและเอเชีย ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดของแนวคิดนี้ คำว่า "เกษตรพลังงาน แสงอาทิตย์" (agrivoltaics)ถูกนำมาใช้กับเทคโนโลยีแบบใช้งานสองวัตถุประสงค์โดยเฉพาะ โดยทั่วไปแล้วจะเป็นระบบโครงหรือสายเคเบิลเพื่อยกแผงโซลาร์เซลล์ขึ้นสูงจากพื้นดินประมาณห้าเมตร เพื่อให้เครื่องจักรทางการเกษตรสามารถเข้าถึงได้ หรือการติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาเรือน กระจก

เทคนิคนี้ได้รับการกำหนดรูปแบบอย่างเป็นทางการโดยAdolf Goetzbergerและ Armin Zastrow ในปี 1981 ^{[ 12 ]}แนวคิดนี้เรียกว่า "agrophotovoltaics" ในรายงานภาษาเยอรมัน^{[ 13 ] [ 14 ]}และมีการใช้คำที่แปลว่า "การแบ่งปันพลังงานแสงอาทิตย์" ในภาษาญี่ปุ่น^{[ 15 ]}

ภายในปี 2019 ผู้เขียนบางคนเริ่มใช้คำว่าagrivoltaicsเพื่อรวมกิจกรรมทางการเกษตรใดๆ ก็ตามที่เกิดขึ้นท่ามกลางแผงโซลาร์เซลล์ รวมถึงแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมที่ไม่ได้ออกแบบมาเพื่อการใช้งานแบบคู่ตั้งแต่แรก ตัวอย่างเช่นสามารถเลี้ยงแกะ ท่ามกลางแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิมได้โดยไม่ต้องดัดแปลง ^{[ 16 ]}ในทำนองเดียวกัน บางคนใช้คำนี้กับแผงโซลาร์เซลล์บนหลังคาโรงนาหรือโรงเรือนปศุสัตว์^{[ 7 ]}

การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ร่วม กับการเกษตร (Agrisolar co-location) คือการบูรณาการและการจัดการร่วมกันของการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และการเกษตร^{[ 17 ] [ 18 ]}ดังนั้น Agrisolar จึงรวมถึง agrivoltaics ตลอดจนการติดตั้งร่วมกันในพื้นที่ใกล้เคียง^{[ 18 ]} —ซึ่งมีการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ภายในและบริเวณใกล้เคียงกับการเกษตรเพื่อเพิ่มความยืดหยุ่นทางเศรษฐกิจ ชดเชยต้นทุนการดำเนินงาน และประหยัดน้ำเพื่อการชลประทาน Ecovoltaics เกี่ยวข้องกับการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ที่มุ่งเน้นการจัดลำดับความสำคัญร่วมกันของการผลิตพลังงานและบริการระบบนิเวศ^{[ 19 ] [ 20 ]}

ระบบ พลังงานแสงอาทิตย์แบบลอยน้ำ (floatovoltaics) และคลองพลังงานแสงอาทิตย์เกี่ยวข้องกับการวางแผงโซลาร์เซลล์บนแหล่งน้ำหรือโครงสร้างพื้นฐานทางน้ำที่มีอยู่ ระบบเหล่านี้สามารถลดการสูญเสียจากการระเหยและเพิ่มประสิทธิภาพของแผงผ่านการระบายความร้อนด้วยการระเหย^{[ 21 ] [ 22 ]}

การปลูกต้นไม้ร่วมกับแผงโซลาร์เซลล์เรียกว่า "ซิลโวโวลตาอิกส์" ^{[ 23 ]}

ประเภทพื้นฐานสามประเภทได้แก่: ^{[ 2 ]}

• ระหว่างฤดูปลูกพืช
• เหนือพืชผล
• เรือนกระจก

สำหรับระบบใดๆ นักวางแผนจะพิจารณาตัวแปรหลายอย่างเพื่อเพิ่มการดูดซับพลังงานแสงอาทิตย์โดยแผงและพืชให้สูงสุด ตัวแปรที่สำคัญที่สุดคือมุมของแผง ปัจจัยอื่นๆ ได้แก่ พืช ความสูงของแผงความเข้มของแสงอาทิตย์และสภาพภูมิอากาศ^{[ 2 ]}

ในบทความปี 1982 Goetzberger และ Zastrow ได้เผยแพร่แนวคิดหลายประการเกี่ยวกับวิธีการเพิ่มประสิทธิภาพการติดตั้งระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ในซีกโลกเหนือ^{[ 12 ]}

• หันไปทางทิศใต้สำหรับแผงโซลาร์เซลล์แบบติดตั้งอยู่กับที่ หรือหันไปทางทิศตะวันตกสำหรับแผงโซลาร์เซลล์แบบหมุนได้
• เว้นระยะห่างเพื่อให้แสงส่องผ่านไปยังพืชได้อย่างเพียงพอ
• การปรับระดับความสูงเพื่อให้ปริมาณรังสีทั่วพื้นดินเท่ากัน

โดยทั่วไปแล้ว สถานที่ทดลองจะมีพื้นที่เกษตรกรรมควบคุมเพื่อเปรียบเทียบกับพื้นที่เกษตรพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อศึกษาผลกระทบต่อการพัฒนาของพืชผล^{[ 24 ]}

ระบบทั่วไปส่วนใหญ่จะติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์แบบเอียงบน^{เรือนกระจก [} 25 ] ^{เหนือแปลง}พืชผลหรือระหว่างแปลงพืชผล^{[ 26 ]}

ระบบติดตั้งในแนวตั้งที่มีโมดูลสองด้านสามารถติดตั้งบนรั้วหรือบนฐานรองแยกต่างหากได้^{[ 27 ]}โดยทั่วไปจะติดตั้งโมดูลหนึ่งตัวระหว่างเสารั้ว ผลผลิตสำหรับแผงโซลาร์เซลล์แนวตั้งที่หันไปทางทิศใต้คือ 76% ซึ่งมักจะให้ต้นทุนเฉลี่ย ที่ต่ำ กว่า^{[ 27 ]}การศึกษาหนึ่งรายงานว่าไมโครอินเวอร์เตอร์มีประสิทธิภาพดีกว่าเมื่อความยาวของรั้วที่ตัดกันน้อยกว่า 30 เมตร หรือเมื่อระบบมีขนาดเล็ก ในขณะที่อินเวอร์เตอร์แบบสตริงจะดีกว่าสำหรับรั้วที่ยาวกว่า^{[ 28 ]}การศึกษาจำลองรายงานว่าระยะห่างระหว่างแถวโมดูลส่งผลกระทบอย่างมากต่อผลผลิตของแผงโซลาร์เซลล์^{[ 26 ]}ชั้นวางแบบเปิดแหล่งที่มาที่ทำจากไม้ซึ่งสร้างจากวัสดุที่ยั่งยืนสามารถทำได้ด้วยเครื่องมือช่าง ชั้นวางเหล่านี้มีอายุการใช้งาน 25 ปีเพื่อให้เข้ากับแผงโซลาร์เซลล์ และสามารถทนต่อความเร็วลมสูงและน้ำหนักหิมะที่มากได้^{[ 29 ]}

ระบบแบบบูรณาการที่ใช้ไฮโดรเจลสามารถทำงานเป็นเครื่องกำเนิดน้ำในบรรยากาศโดยควบแน่นไอน้ำในเวลากลางคืนเพื่อใช้ในการชลประทานหรือระบายความร้อนแผงโซลาร์เซลล์^{[ 30 ] [ 31 ]}

ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ที่เก่าแก่ที่สุดถูกสร้างขึ้นในญี่ปุ่นโดยใช้แผงที่ติดตั้งบนท่อบางๆ บนขาตั้งที่ไม่มีฐานคอนกรีต ระบบนี้สามารถถอดประกอบได้และมีน้ำหนักเบา และแผงสามารถเคลื่อนย้ายหรือปรับได้ตามฤดูกาล การเว้นระยะห่างที่กว้างช่วยลดแรงต้านลม^{[ 15 ]}

อีกทางเลือกหนึ่ง ระบบติดตามแสงอาทิตย์สามารถปรับทิศทางของแผงโซลาร์เซลล์โดยอัตโนมัติเพื่อเน้นการผลิตทางการเกษตรหรือการผลิตไฟฟ้า^{[ 32 ]}ตัวอย่างเช่น ตัวติดตามแกนเดียวสามารถเว้นระยะห่างและวางในแนวตั้งเพื่อให้เครื่องมือทางการเกษตรสามารถทำงานได้ตามปกติระหว่างแผงเหล่านั้นในขณะที่สามารถดักจับพลังงานได้จำนวนมาก (เช่น พื้นที่เพาะปลูกในสหรัฐอเมริกาน้อยกว่า 0.5% ก็เพียงพอที่จะครอบคลุมความต้องการพลังงานทั้งหมดของศูนย์ข้อมูล ได้หากมีตัวติดตามดังกล่าว ) ^{[ 33 ]}

ในปี 2547 Czaloun ได้เสนอระบบติดตามด้วยรางเชือก แผงสามารถปรับทิศทางใหม่ได้ ต้นแบบแรกถูกสร้างขึ้นในปี 2550 ในประเทศออสเตรีย^{[ 34 ]} REM TEC ได้ติดตั้งโรงงานที่มีระบบติดตามแบบสองแกนในประเทศอิตาลีและจีน พวกเขาได้พัฒนาระบบที่เทียบเท่ากันสำหรับเรือนกระจก^{[ 35 ]}

Sun'R และ Agrivolta กำลังพัฒนาระบบติดตามแกนเดียวที่รวมแบบจำลองการเจริญเติบโตของพืช การพยากรณ์อากาศ ซอฟต์แวร์การคำนวณและการเพิ่มประสิทธิภาพ อุปกรณ์ Agrivolta มีแผงหันไปทางทิศใต้ซึ่งสามารถถอดออกได้ด้วยระบบเลื่อน^{[ 36 ]}บริษัทญี่ปุ่นแห่งหนึ่งได้พัฒนาระบบติดตามแยกต่างหาก^{[ 37 ]}

Insolight กำลังพัฒนาโมดูลโปร่งแสงที่มีระบบติดตามในตัวซึ่งช่วยให้โมดูลอยู่กับที่ โมดูลใช้เลนส์เพื่อรวมแสงไปที่แผงและระบบส่งผ่านแบบไดนามิกเพื่อปรับปริมาณแสงที่ผ่าน^{[ 38 ]}

Artigianfer ได้พัฒนาเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแผงโซลาร์เซลล์ติดตั้งอยู่บนบานเกล็ดที่เคลื่อนที่ได้^{[ 39 ]}

ในปี 2558 เหวิน หลิว ได้เสนอแผงกระจกโค้งที่เคลือบด้วย ฟิล์ม โพลีเมอร์ไดโครอิติกซึ่งส่งผ่านคลื่นแสงสีน้ำเงินและสีแดงอย่างเลือกสรรเพื่อการสังเคราะห์แสงของพืช ส่วนคลื่นแสงอื่นๆ จะถูกสะท้อนและรวมแสงไว้ที่เซลล์แสงอาทิตย์เพื่อผลิตพลังงานโดยใช้ระบบติดตามคู่ ผลกระทบจากเงาจะถูกกำจัดออกไป เนื่องจากพืชได้รับคลื่นแสงที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์แสง ได้รับรางวัลหลายรางวัล เช่น รางวัล R&D100 (2560) ^{[ 40 ] [ 41 ]}

เทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์แบบใหม่ที่ยอมให้คลื่นแสงที่พืชภายในต้องการผ่านเข้ามาได้ แต่ใช้คลื่นแสงส่วนที่เหลือในการผลิตกระแสไฟฟ้า อาจมีประโยชน์ในการใช้งานในเรือนกระจกในอนาคต

การเลือกเฉดสีและความโปร่งใสที่เหมาะสมที่สุดสำหรับผลผลิตพืชและการผลิตไฟฟ้าต้องอาศัยการทดลอง^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ]}แผงโปร่งแสงใช้แผ่นหลังใสเพื่อเพิ่มผลผลิตอาหารด้านล่าง ในตัวเลือกนี้ แผงคงที่ช่วยให้แสงแดดส่องลงมายังพืชด้านล่างได้ จึงช่วยลดการได้รับแสงแดดมากเกินไป^{[ 45 ]}

การเลี้ยงปศุสัตว์^{[ 46 ]}ใต้แผงช่วยควบคุมพืชพรรณ ซึ่งหากไม่เช่นนั้นจะบังแผง^{[ 47 ]} การปฏิบัตินี้เริ่มต้นในสหราชอาณาจักรในช่วงทศวรรษ 2010 ^{[ 48 ]}

แกะเป็นตัวเลือกที่นิยมที่สุดสำหรับผู้เลี้ยงสัตว์กินหญ้า^{[ 49 ] [ 47 ]}ในทางกลับกัน แกะหรือแพะจะได้รับอาหารและร่มเงา^{[ 50 ]}โดยทั่วไปแล้วผู้ดำเนินการระบบจะเช่าแกะ ซึ่งอาจมีราคาถูกกว่าการตัดหญ้า การศึกษารายงานว่ามีมวลพืชผลสูงขึ้น^{[ 51 ]}หรือมีมวลน้อยลงแต่มีคุณภาพอาหารสัตว์สูงขึ้น ทำให้ได้ผลผลิตลูกแกะในฤดูใบไม้ผลิที่คล้ายกับทุ่งหญ้าเปิด^{[ 52 ] [ 50 ]} การเลี้ยงสัตว์กินหญ้าในออสเตรเลียให้ผลผลิต ขนแกะที่มีปริมาณและคุณภาพสูงกว่า^{[ 53 ]}

มีสถานที่เพียงไม่กี่แห่งที่เลี้ยงวัว เนื่องจากมีความกังวลเกี่ยวกับความเสียหายที่อาจเกิดขึ้นกับโครงสร้างพื้นฐาน^{[ 49 ]}

องค์กร American Solar Grazing สนับสนุนการปฏิบัตินี้^{[ 54 ]}ในสหรัฐอเมริกา บริษัทพลังงานแสงอาทิตย์บางแห่งได้ร่วมมือกับเกษตรกรผู้เลี้ยงปศุสัตว์เพื่อติดตั้งแผงโซลาร์เซลล์บนพื้นที่เลี้ยงสัตว์ของพวกเขา^{[ 55 ]}

ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ส่งผลกระทบต่อพืชผลและที่ดินในหลายแง่มุม

ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ทำงานได้ดีเฉพาะกับพืชที่ต้องการร่มเงาและแสงแดดไม่ใช่ปัจจัยจำกัด พืชที่ต้องการร่มเงาคิดเป็นเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยของผลผลิตทางการเกษตร^{[ 2 ]}ตัวอย่างเช่นพบว่าข้าวสาลี ให้ผลผลิตต่ำกว่าในสภาพแวดล้อมที่มีแสงน้อย ^{[ 2 ]}

ในการทดลองทดสอบ ระดับ การระเหยภายใต้แผงโซลาร์เซลล์สำหรับพืชที่ทนต่อร่มเงา เช่นแตงกวาและผักกาดหอม ที่รดน้ำ โดยระบบชลประทานใน ทะเลทราย แคลิฟอร์เนียพบว่าสามารถประหยัดการระเหยได้ 14–29% ^{[ 2 ]}งานวิจัยที่คล้ายกันใน ทะเลทราย แอริโซนาแสดงให้เห็นว่าสามารถประหยัดน้ำได้ถึง 50% สำหรับพืชบางชนิด^{[ 56 ]}การทดลองในออสเตรเลียพบว่าแผงโซลาร์เซลล์สามารถรดน้ำหญ้าได้โดยการควบแน่นใต้แผง^{[ 53 ]}

ในสภาพภูมิอากาศละติจูดเหนือ คาดว่าระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์จะเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศระดับจุลภาคสำหรับพืชผลทั้งในเชิงบวกและเชิงลบโดยไม่มีผลประโยชน์สุทธิ ลดคุณภาพโดยการเพิ่มความชื้นและโรค และต้องใช้ยาฆ่าแมลงมากขึ้น แต่จะช่วยลดความผันผวนของอุณหภูมิและทำให้ผลผลิตเพิ่มขึ้น ในประเทศที่มีปริมาณน้ำฝนน้อยหรือไม่คงที่ มีความผันผวนของอุณหภูมิสูง และมีโอกาสในการชลประทานเทียมน้อย ระบบดังกล่าวคาดว่าจะส่งผลดีต่อคุณภาพของสภาพภูมิอากาศระดับจุลภาค^{[ 57 ]}

มีการศึกษาเกี่ยวกับอุณหภูมิของพื้นดิน อากาศ และพืชผลภายใต้แผงโซลาร์เซลล์ในช่วงฤดูปลูก พบว่าในขณะที่อากาศใต้แผงยังคงที่ แต่พื้นดินและพืชผลมีอุณหภูมิที่ลดลง^{[ 2 ]}ตัวอย่างเช่น ในช่วงฤดูร้อนที่ร้อนจัดในแคนาดา พืชผักกาดหอมได้รับความเสียหายอย่างหนัก แต่พืชที่ได้รับการปกป้องจากแผงโซลาร์เซลล์ทางการเกษตรมีอุณหภูมิลดลงมากกว่า 20 ^องศาเซลเซียส และเพิ่มน้ำหนักสดของผักกาดหอมโรเมนอินทรีย์ได้มากกว่า 400% เมื่อเทียบกับพืชควบคุมที่ไม่ได้รับการบังแดด และมากกว่า 200% เมื่อเทียบกับผลผลิตเฉลี่ยของประเทศ^{[ 58 ]}

การใช้ที่ดินแบบคู่ขนานเพื่อการเกษตรและการผลิตพลังงานอาจช่วยบรรเทาการแข่งขันแย่งชิงทรัพยากรที่ดินและลดแรงกดดันในการพัฒนาพื้นที่เกษตรกรรมหรือพื้นที่ธรรมชาติให้เป็นฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ หรือเปลี่ยนพื้นที่ธรรมชาติให้เป็นพื้นที่เกษตรกรรมมากขึ้น^{[ 12 ]}การจำลองเบื้องต้นที่ดำเนินการโดย Dupraz et al. ในปี 2011 ซึ่งเป็นที่มาของคำว่า 'agrivoltaics' เป็นครั้งแรก คำนวณว่าประสิทธิภาพการใช้ที่ดินอาจเพิ่มขึ้น 60–70% (ส่วนใหญ่ในแง่ของการใช้รังสีแสงอาทิตย์) ^{[ 2 ] [ 59 ]}โอกาสทางสังคมและการเมืองที่สำคัญของ agrivoltaics ได้แก่ การกระจายรายได้สำหรับเกษตรกร ความสัมพันธ์ที่ดีขึ้นของชุมชนและการยอมรับสำหรับผู้พัฒนา PV และการลดความต้องการพลังงานและการปล่อยมลพิษสำหรับประชากรโลก^{[ 3 ] [ 60 ]}

ข้อเสียที่มักถูกอ้างถึงว่าเป็นปัจจัยสำคัญในเซลล์แสงอาทิตย์โดยทั่วไปคือการแทนที่พื้นที่เพาะปลูกอาหารด้วยแผงโซลาร์เซลล์^{[ 61 ] [ 57 ]}พื้นที่เพาะปลูกเป็นพื้นที่ประเภทเดียวกับที่แผงโซลาร์เซลล์มีประสิทธิภาพสูงสุด^{[ 61 ]}แม้ว่าจะอนุญาตให้มีการทำการเกษตรบางส่วนในโรงไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์อาจส่งผลให้ผลผลิตลดลง^{[ 57 ] [ 62 ]}แม้ว่าพืชบางชนิดในบางสถานการณ์ เช่น ผักกาดหอมในแคลิฟอร์เนีย ดูเหมือนจะไม่ได้รับผลกระทบจากเงาในแง่ของผลผลิต^{[ 2 ] [ 61 ]}แต่พื้นที่บางส่วนจะต้องถูกเสียสละเพื่อติดตั้งโครงสร้างและอุปกรณ์ระบบ^{[ 57 ]}

เพื่อแก้ไขปัญหาความขัดแย้งในการใช้ที่ดินระหว่างการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์และการผลิตอาหาร รัฐบาลบางแห่งได้นำกฎระเบียบและข้อห้ามเกี่ยวกับการใช้ที่ดินมาใช้ ตัวอย่างเช่น จีนบังคับใช้ข้อจำกัดในปี 2023 โดยห้ามติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ในพื้นที่เพาะปลูกและทุ่งหญ้าในขณะเดียวกันก็ส่งเสริมโครงการใหม่ๆ รวมถึงระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ ให้พัฒนาในพื้นที่ทะเลทรายแห้งแล้งและที่ดินอื่นๆ ที่จัดอยู่ในประเภทที่มีคุณค่าทางนิเวศวิทยาต่ำ โดยเฉพาะในภูมิภาคทางเหนือที่แห้งแล้งของประเทศ^{[ 55 ] [ 63 ] [ 64 ] [ 65 ]}

ระบบ เกษตรพลังงานแสงอาทิตย์สามารถเอาชนะ ปัญหา NIMBY ( Not In My Backyard - NIMBY ) สำหรับระบบ PV ซึ่งกำลังกลายเป็นปัญหาสำหรับผู้พัฒนาพลังงานหมุนเวียน^{[ 66 ]}การสำรวจในสหรัฐอเมริกาประเมินว่าการสนับสนุนจากสาธารณชนต่อการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์เพิ่มขึ้นหรือไม่เมื่อมีการรวมการผลิตพลังงานและการเกษตรเข้าไว้ในระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ และพบว่า 81.8% ของผู้ตอบแบบสอบถามมีแนวโน้มที่จะสนับสนุนการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ในชุมชนของตนมากขึ้นหากมีการบูรณาการการผลิตทางการเกษตร [ 67 ] แบบจำลองของ Dinesh และคณะอ้างว่ามูลค่าของไฟฟ้าที่ผลิตจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่เชื่อมโยงกับ^{การผลิตพืช}ที่ทนต่อร่มเงาทำให้มูลค่าทางเศรษฐกิจเพิ่มขึ้นมากกว่า 30% จากฟาร์มที่ใช้ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์แทนการเกษตรแบบดั้งเดิม^{[ 68 ]}ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์อาจเป็นประโยชน์ต่อพืชฤดูร้อนเนื่องจากสภาพภูมิอากาศขนาดเล็กที่สร้างขึ้นและผลข้างเคียงของการควบคุมความร้อนและการไหลของน้ำ^{[ 69 ]}ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์นั้นเป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมมากกว่าการเกษตรแบบดั้งเดิมหรือระบบ PV การ ศึกษา วิเคราะห์วงจรชีวิตพบว่าระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์บนทุ่งหญ้ามีการทำงานร่วมกันแบบคู่ ซึ่งส่งผลให้มีการปล่อยก๊าซเรือนกระจก น้อยลง 69.3% และต้องการ พลังงานฟอสซิลน้อยลง 82.9% เมื่อเทียบกับการผลิตที่ไม่บูรณาการ^{[ 70 ]}

มีการแสดงให้เห็นว่าผลผลิตทางการเกษตรเพิ่มขึ้นในพืชหลายชนิด:

• อมรันธ์^{[ 71 ]}
• โหระพา^{[ 42 ]}
• บรอกโคลี^{[ 72 ]}
• ขึ้นฉ่าย^{[ 73 ]}
• พริกชิลเตปิน^{[ 74 ]}
• ข้าวโพด^{[ 75 ]} / ข้าวโพด^{[ 76 ]}
• ผักกาดหอม^{[ 77 ] [ 78 ]}
• หญ้าในทุ่งเลี้ยงสัตว์^{[ 79 ]}
• มันฝรั่ง^{[ 80 ]}
• ผักโขม^{[ 42 ]}
• สตรอว์เบอร์รี^{[ 81 ] [ 82 ]}
• มะเขือเทศ^{[ 74 ]}
• หัวผักกาด^{[ 83 ]}
• ข้าวสาลี^{[ 84 ]}

เรือนกระจกแบบ Agrivoltaic มีประสิทธิภาพน้อยกว่าแผงโซลาร์เซลล์แบบดั้งเดิม ในการศึกษาหนึ่ง เรือนกระจกที่มีหลังคาครึ่งหนึ่งปกคลุมด้วยแผงโซลาร์เซลล์ได้รับการจำลอง ส่งผลให้ผลผลิตพืชลดลง 64% และผลผลิตจากแผงโซลาร์เซลล์ลดลง 84% ^{[ 85 ]}

การศึกษาวิจัยรายงานอุปสรรคในการนำเทคโนโลยีเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์มาใช้ในหมู่เกษตรกร ซึ่งรวมถึงความไม่แน่นอนของผลผลิตที่ดิน ศักยภาพทางการตลาด ค่าตอบแทน และความต้องการความยืดหยุ่นของระบบที่ออกแบบไว้ล่วงหน้าเพื่อรองรับขนาดที่แตกต่างกัน ประเภทของการดำเนินงาน และการเปลี่ยนแปลงแนวทางการทำฟาร์ม^{[ 86 ]}

นอกจากนี้ ยังมีการใช้ Agrivoltaics เพื่อต่อสู้กับการกลายเป็นทะเลทรายและฟื้นฟูพื้นที่แห้งแล้งที่เสื่อมโทรม ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ ecovoltaics ที่กว้างขึ้นและโมเดล "PV + การฟื้นฟูระบบนิเวศ" ^{[ 87 ] [ 88 ] [ 89 ]}

ประเทศจีนเป็นตัวอย่างที่มีการบันทึกไว้อย่างดี โดยโครงการเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์สมัยใหม่ในพื้นที่ทะเลทราย ได้แก่ทะเลทรายคูบูฉีซึ่งมีการปลูกมะเขือเทศและสมุนไพรทะเลทรายภายใต้แผงโซลาร์เซลล์ และ มณฑล หนิงเซี่ยซึ่งมีโครงการนำร่องเพาะปลูกโกจิเบอร์รี่ [ ^{90 ] [ 91 ] ใน}พื้นที่ที่เคยเสื่อมโทรมมาก่อน ผลกระทบที่สังเกตได้จากแผงโซลาร์เซลล์ ได้แก่ การเจริญเติบโตของพืชที่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากร่มเงาของแผงโซลาร์เซลล์ที่ช่วยลดการระเหยของดินและความเร็วลม ทำให้เกิดสภาพภูมิอากาศขนาดเล็กที่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของพืช น้ำที่ใช้ทำความสะอาดแผงโซลาร์เซลล์ยังซึมลงสู่พื้นดินและหล่อเลี้ยงพืชผลที่อยู่ด้านล่าง^{[ 92 ]}อย่างไรก็ตาม การเจริญเติบโตของหญ้าที่ไม่พึงประสงค์ก่อให้เกิดปัญหา เช่น การบังแสงแดดไม่ให้ส่องถึงแผงโซลาร์เซลล์ และเพื่อแก้ไขปัญหานี้ ผู้ประกอบการได้นำแกะและปศุสัตว์กินหญ้าอื่นๆ มาใช้เพื่อทำหน้าที่เป็นเครื่องตัดหญ้าตามธรรมชาติ ในขณะที่มูล ของพวกมัน ช่วยบำรุงดิน ทำให้เกิดวงจรที่เกื้อกูลกัน^{[ 11 ] [ 93 ] [ 94 ]}

การศึกษาวิจัยที่ผ่านการตรวจสอบโดยผู้ทรงคุณวุฒิที่ตีพิมพ์ในScientific Reports ในปี 2025 ได้เปรียบเทียบแบบจำลองการฟื้นฟูทะเลทราย 3 แบบในทะเลทราย Hobq (ทะเลทราย Kubuqui) ซึ่งมีปริมาณน้ำฝนเฉลี่ยต่อปีเพียงประมาณ 12 นิ้ว (~300 มม.) และพบว่ากิจกรรมของจุลินทรีย์ คุณภาพดิน และความหนาแน่นของสารอาหารดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญภายใต้ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ เมื่อเทียบกับการปลูกพืชโดยไม่ใช้พลังงานแสงอาทิตย์และการติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์เพียงอย่างเดียว^{[ 95 ] [ 96 ]}

ร่มเงาที่เกิดจากระบบที่ตั้งอยู่เหนือพืชผลสามารถลดผลผลิตของพืชบางชนิดได้ แต่การสูญเสียดังกล่าวอาจได้รับการชดเชยด้วยพลังงานที่ผลิตได้^{[ 97 ]}ณ ปี 2025 ยังไม่มีระบบใดที่ทราบว่ามีความเป็นไปได้ในเชิงพาณิชย์นอกประเทศจีนและญี่ปุ่น^{[ 98 ]}มีรายงานว่าระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์มีข้อได้เปรียบมากกว่าในพื้นที่แห้งแล้ง^{[ 99 ]}

ปัจจัยสำคัญที่สุดในด้านความคุ้มค่าทางเศรษฐกิจคือต้นทุนการติดตั้งแผง^{[ 100 ]}

ระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ต้องใช้เงินลงทุนเริ่มต้นในแผงโซลาร์เซลล์ เครื่องจักรทางการเกษตร โครงสร้างพื้นฐานทางไฟฟ้า และอาจรวมถึงประกันภัยด้วย เมื่อเทียบกับระบบแบบดั้งเดิม ในประเทศเยอรมนี ต้นทุนเงินทุนทำให้การจัดหาเงินทุนสำหรับระบบดังกล่าวเป็นเรื่องยาก^{[ 57 ]}

ข้อจำกัดที่สำคัญของพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่คือความต้องการใช้ที่ดิน จำเป็นต้องใช้พื้นที่ผิวจำนวนมาก ซึ่งอาจจัดสรรได้ยากในพื้นที่ที่มีประชากรหนาแน่นหรือพื้นที่เมืองที่มีความหนาแน่นสูง ด้วยเหตุนี้ การติดตั้งพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ รวมถึงระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ มักตั้งอยู่ในพื้นที่ชนบทหรือห่างไกลจากศูนย์กลางประชากรหลัก ซึ่งอาจต้องใช้โครงสร้างพื้นฐานเพิ่มเติม เช่น การปรับปรุงโครงข่ายไฟฟ้าเพื่อรองรับสายส่งไฟฟ้าแรงสูงเพื่อส่งไฟฟ้าไปยังศูนย์กลางประชากร^{[ 101 ] [ 102 ]}

ระบบเซลล์แสงอาทิตย์มีความซับซ้อนทางเทคนิคและอาจต้องอาศัยความช่วยเหลือจากผู้เชี่ยวชาญในการบำรุงรักษา ในประเทศเยอรมนี คาดว่าต้นทุนแรงงานจะสูงขึ้นประมาณ 3% ^{[ 57 ]}

Adolf Goetzbergerผู้ก่อตั้งสถาบัน Fraunhofer สำหรับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ในปี 1981 ร่วมกับ Armin Zastrow ได้ตั้งทฤษฎีเกี่ยวกับการใช้ที่ดิน ทำกินแบบคู่ขนาน สำหรับการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และการปลูกพืชในปี 1982 โดยมีจุดประสงค์เพื่อแก้ไขปัญหาการแข่งขันในการใช้ที่ดินทำกินระหว่างการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์และการปลูกพืช^{[ 12 ] [ 103 ]}

อากิระ นากาชิมะ ยังเสนอแนะให้รวมพลังงานแสงอาทิตย์และการเกษตรเข้าด้วยกันเพื่อใช้แสงส่วนเกิน และพัฒนาต้นแบบ แรก ในญี่ปุ่นในปี 2547 ^{[ 15 ]}

คำว่า "agrivoltaic" ปรากฏครั้งแรกในเอกสารเผยแพร่เมื่อปี 2554 ^{[ 59 ]}

ในยุโรปช่วงต้นทศวรรษ 2000 มีการสร้างเรือนกระจกพลังงานแสงอาทิตย์แบบทดลอง โดยเปลี่ยนส่วนหนึ่งของหลังคาเรือนกระจกเป็นแผงโซลาร์เซลล์ ในอิตาลี (เซาท์ไทโรล) มีการสร้างระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์แบบเปิดขนาดเล็กเพื่อการทดลองในปี 2007 ^{[ 34 ]}ตามมาด้วยการทดลองอีกสองครั้งในอิตาลี (2009) ^{[ 104 ]}จากนั้นก็มีการทดลองในฝรั่งเศสและเยอรมนี^{[ 105 ]}

ภายในปี 2020 มีการติดตั้งระบบเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ประมาณ 2.8 กิกะวัตต์ทั่วโลก โดย 1.9 กิกะวัตต์ (เกือบ 70% ของทั้งหมดทั่วโลก) ตั้งอยู่ในประเทศจีน ทำให้ประเทศจีนมีกำลังการผลิตเกษตรพลังงานแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่ที่สุด^{[ 106 ]}

• โซลาร์เซลล์ลอยน้ำ  – แผงโซลาร์เซลล์ที่ติดตั้งบนโครงสร้างที่ลอยน้ำได้
• การเติบโตของเซลล์แสงอาทิตย์
• คลองพลังงานแสงอาทิตย์  – แหล่งพลังงานหมุนเวียนและเส้นทางน้ำ

• สมาคมการเลี้ยงสัตว์ด้วยพลังงานแสงอาทิตย์แห่งอเมริกา
• การประชุมระดับโลกด้านเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์เพื่อการเกษตร