การวิเคราะห์ผลผลิต พลังงาน เศรษฐศาสตร์ และสิ่งแวดล้อมของพืชสมุนไพร มูลค่าสูงทางการแพทย์ร่วมกับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์

Abstract

ในงานวิจัยนี้เป็นการวิเคราะห์ผลผลิต พลังงาน เศรษฐศาสตร์ และสิ่งแวดล้อมของการปลูกพืชสมุนไพรมูลค่าสูงทางการแพทย์ร่วมกับระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ โดยทำการเพาะปลูกพืชสมุนไพรมูลค่าสูงทั้ง 3 ระบบ ซึ่งประกอบไปด้วย ระบบปลูกกล้างแจ้ง ระบบปลูกในร่ม และระบบปลูกกึ่งในร่มนอกร่ม โดยทำการออกแบบชุดไฟเพาะเลี้ยงสำหรับในร่มและแบบกึ่งในร่มนอกร่ม การเลือกสารทำงานที่เหมาะสมในระบบปรับอากาศสำหรับการเพาะเลี้ยงในร่ม รวมถึงจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณของการเพาะเลี้ยงในร่ม จากผลการศึกษาพบว่า ห้องปลูกพืชสมุนไพรมูลค่าสูงในร่มมีขนาด 2.4 m x 3.4 m x 2.5 m สามารถติดตั้งชุดไฟเพาะเลี้ยงได้จำนวน 5 ชุด โดยชุดไฟเพาะเลี้ยงมีขนาด 1.0 m x 1.0 m x 2.0 m ซึ่งประกอบด้วยไดโอดเปล่งแสงสีม่วงจำนวน 1 lamp ที่กำลังไฟ 300 We และไดโอดเปล่งแสงสีขาวจำนวน 2 lamp ที่กำลังไฟ 100 We และสารทำงาน R-32 มีความเหมาะสมที่นำมาใช้ในระบบปรับอากาศขนาดการทำความเย็น ขนาด 3.6 kW สำหรับพืชสมุนไพรมูลค่าสูง เนื่องจากมีปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ค่อนข้างน้อยที่ประมาณ 438.75 kg CO2 eq/kg มีคุณสมบัติการติดไฟต่ำ และมีค่าสัมประสิทธิ์สมรรถนะการทำความเย็นประมาณ 7 โดยมีปริมาณน้ำที่ได้จากการควบแน่นของระบบปรับอากาศประมาณ 18 l/d สามารถนำไปใช้เพาะปลูกพืชสมุนไพรมูลค่าสูงได้ 23 plant สามารถพัฒนาต่อยอดเป็นระบบรดน้ำอัตโนมัติด้วยระบบน้ำหยด ผลการจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณยังสนับสนุนผลการจำลองทางด้านความร้อนด้วยผลอัตราการไหลของอากาศ 0.187 m3/s สำหรับอุณหภูมิภายในห้องเฉลี่ย 25.41 oC และความดันตกคร่อมภายในห้องเฉลี่ย 101.322 kPa ด้านผลผลิตช่อดอกแห้งของสมุนไพรมูลค่าสูง พบว่า การปลูกระบบกลางแจ้ง ระบบปลูกกึ่งในร่มนอกร่ม และระบบปลูกในร่มประมาณ 66.7 g, 55.8 g, และ 46.3 g ตามลำดับ พลังงานไฟฟ้าที่ใช้ในการเพาะปลูกในร่ม, กึ่งในร่มนอกร่ม, และกลางแจ้งประมาณ 507.6 kWh, 106.5 kWh, และ 8.22 kWh ตามลำดับ ผลการวิเคราะห์ทางเศรษฐศาสตร์ พบว่า ต้นทุนต่อผลผลิตช่อดอกแห้งของพืชสมุนไพรมูลค่าสูงของระบบปลูกกลางแจ้ง, ระบบปลูกกึ่งในร่มนอกร่ม, และระบบปลูกในร่มมีค่าประมาณ 2,912.49 Baht/kg, 51,791.28 Baht/kg, และ 87,937.59 Baht/kg ตามลำดับ นอกจากนี้ผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมจากการประเมินวัฏจักรชีวิตด้วยวิธีการเรซิพีของผลกระทบขั้นกลาง 18 ด้าน ที่หน่วยการทำงาน 1 kgdry พบว่า ระบบปลูกในร่มส่งผลกระทบด้านสิ่งแวดล้อมมากที่สุด อันเนื่องมาจากการใช้พลังงานไฟฟ้าในการเพาะปลูก ซึ่งมากกว่าระบบปลูกกลางแจ้งและระบบปลูกกึ่งในร่มนอกร่มประมาณ 63 x 103 เท่า และ 40 เท่า ตามลำดับ โดยผลด้านสิ่งแวดล้อมของระบบปลูกในร่มสามารถลดลงได้ด้วยการติดตั้งระบบผลิตไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ขนาด 1.785 kWe ลดการใช้พลังงานไฟฟ้าในช่วงเวลากลางวันประมาณ 10.2 kWh/d