Pengenalan
Malaysia menerima sinaran matahari yang tinggi sepanjang tahun, manakala tanah pertanian semakin terhad (pengetahuan am). Agrivoltaik, iaitu penggunaan tanah yang sama untuk menjana elektrik melalui panel fotovolta (PV) dan menanam tanaman, menawarkan penyelesaian “dua hasil daripada satu tanah”. Persoalannya: sejauh manakah teduhan panel menjejaskan hasil dan kualiti buah?
Artikel ini meringkaskan kajian bertajuk “Design and evaluation of an agrivoltaic system for a pear orchard” (Willockx et al., 2024) yang dijalankan di Belgium. Objektifnya ialah mereka bentuk susun atur agrivoltaik yang optimum bagi kebun pear dari segi kos elektrik, penjanaan elektrik dan sinaran yang sampai ke kanopi, lalu menilai prestasi tahun pertama sistem tersebut. Dapatan dilengkapi oleh ulasan kritis tentang tanaman buah di bawah agrivoltaik (Magarelli et al., 2024) serta kajian epal dan plum di Jerman (Vélez et al., 2025; Ott et al., 2026) dan strawberi serta raspberi di Switzerland (Widmer et al., 2026). Perlu ditegaskan bahawa semua kajian ini dijalankan di kawasan beriklim sederhana (temperate); tiada kajian agrivoltaik kebun buah di kawasan tropika atau di Malaysia ditemui dalam carian ini.
Sorotan Kajian Lepas
Kajian agrivoltaik bergantung kuat kepada pemodelan sinaran suria. Perez et al. (1990) membentangkan versi terkini beberapa model untuk meramal ketersediaan tenaga suria dan cahaya siang pada langkah masa yang pendek, yang diperlukan oleh pemodel sistem tenaga dan pereka bangunan. Erbs et al. (1982) pula menggunakan data piranometer dan pirheliometer setiap jam dari empat lokasi di Amerika Syarikat untuk mewujudkan hubungan antara pecahan sinaran resap (diffuse) dan indeks kejernihan langit.
Untuk mengira kedudukan matahari dengan tepat, Reda dan Andreas (2004) menghuraikan algoritma langkah demi langkah bagi sudut zenit dan azimut matahari untuk tempoh tahun ?2000 hingga 6000, dengan ketidakpastian ±0.0003°. Holmgren et al. (2018) memperkenalkan pvlib python, satu perisian sumber terbuka yang menyediakan fungsi untuk mensimulasi prestasi sistem fotovolta, termasuk kedudukan matahari, sinaran langit cerah, transposisi sinaran dan penukaran kuasa DC kepada AC.
Willockx et al. (2024) memperluas pendekatan ini dengan alat simulasi cahaya 3D yang mengambil kira taburan cahaya di dalam dinding kanopi pokok pear.
Dapatan Utama
Panel separa lutsinar menggantikan jaring hujan batu. Willockx et al. (2024) menjelaskan bahawa agrivoltaik kebanyakannya dipasang di tanah tanaman ladang. Bagi tanaman kekal seperti pear, satu aplikasi menarik ialah menggantikan fungsi perlindungan jaring hujan batu (hail nets) dengan modul PV separa lutsinar.
Reka bentuk akhir. Dengan mengambil kira kekangan praktikal kebun sedia ada (orientasi, jarak tanaman, beban angin maksimum dan fungsi perlindungan), struktur PV condong berganda (double-inclined) dengan tahap ketelusan modul 40% digunakan. Sistem ini dibina di Bierbeek, Belgium, dan model yang digunakan disahkan dengan data tahun pertama.
Hasil pear dan kewangan. Aplikasi ini dirumuskan sebagai memberangsangkan, dengan kesan positif keadaan iklim, penjanaan tenaga yang mantap dan kehilangan minimum 16% bagi hasil pear. Namun, sistem ini masih tidak berdaya maju dari segi kewangan buat masa ini, dan analisis jangka panjang kesan teduhan terhadap hasil dan kualiti diperlukan sebelum pelaksanaan berskala besar.
Ambang teduhan 30%. Ulasan Magarelli et al. (2024) meneliti tiga susunan agrivoltaik: condong statik, penjejakan matahari penuh (full-sun tracking) dan penjejakan agronomi (agronomic tracking). Sistem ini mengubah sinaran, suhu, kelembapan dan angin. Ulasan ini mencadangkan ambang teduhan 30% untuk mengelakkan penurunan ketara hasil dan kualiti buah; teduhan melebihi ambang ini menjejaskan ciri morfofisiologi daun, kapasiti fotosintesis dan pengumpulan bahan kering buah.
Epal lambat masak. Vélez et al. (2025) mengkaji epal (Malus domestica cv. Gala) di kebun berhampiran Tasik Constance, Jerman, di bawah panel separa lutsinar dengan ketelusan cahaya 40% dan nisbah liputan tanah 70%, sepanjang musim 2024. Epal di bawah agrivoltaik mencapai kematangan penuh kira-kira 12 hari lebih lewat. Pada 13 September (tuaian), panjang buah tidak berbeza secara signifikan (67.54 mm berbanding 70.05 mm kawalan), tetapi diameter lebih kecil secara signifikan (65.59 mm berbanding 70.98 mm).
Jenis penjejakan penting. Ott et al. (2026) menjalankan eksperimen di Karlsruhe dan Nußbach-Oberkirch, selatan Jerman, pada 2024 dan awal 2025. Kandungan gula plum menurun di bawah penjejakan matahari penuh bagi semua kultivar, tetapi tidak di bawah penjejakan agronomi bagi kultivar Moni dan Franzi. Pokok epal menunjukkan kesan terhadap pembentukan bunga di ladang Vollmer dan kelewatan masak sehingga dua minggu di tapak LTZ. Buah juga kurang sesuai untuk penyimpanan jangka panjang.
Ambang cahaya harian bagi beri. Widmer et al. (2026) menjalankan kajian empat tahun meliputi 21 kajian kes di Switzerland, termasuk 13 konfigurasi AgriPV di tiga tapak. Terdapat hubungan linear positif antara kamiran cahaya harian (DLI) dengan hasil dan kandungan gula, lebih kuat pada strawberi. Mereka mencadangkan DLI minimum 25 mol m?² d?¹ bagi strawberi dan 15 mol m?² d?¹ bagi raspberi. Kepejalan strawberi juga menurun pada DLI rendah.
| Parameter | Nilai | Sumber |
|---|---|---|
| Ketelusan modul PV (pear) | 40% | Willockx et al. (2024) |
| Kehilangan hasil pear | Minimum 16% | Willockx et al. (2024) |
| Ambang teduhan dicadangkan | 30% | Magarelli et al. (2024) |
| Kelewatan kematangan epal Gala | ~12 hari | Vélez et al. (2025) |
| Diameter epal (AV vs kawalan) | 65.59 vs 70.98 mm | Vélez et al. (2025) |
| Kelewatan masak epal (tapak LTZ) | Sehingga dua minggu | Ott et al. (2026) |
| DLI minimum strawberi / raspberi | 25 / 15 mol m?² d?¹ | Widmer et al. (2026) |
Perbincangan
Bukti menunjukkan agrivoltaik di atas kebun buah boleh berfungsi, tetapi biasanya dengan pengorbanan hasil atau kualiti. Kehilangan hasil pear minimum 16%, epal yang lebih kecil dan lambat masak, serta gula plum yang menurun di bawah penjejakan penuh menunjukkan bahawa cahaya kekal sebagai faktor pengehad. Dapatan Ott et al. (2026) bahawa penjejakan agronomi mengekalkan gula plum bagi dua kultivar menunjukkan bahawa reka bentuk sistem, bukan sekadar kehadiran panel, menentukan kesan kepada buah.
Batasan utama ialah semua kajian datang dari Belgium, Jerman dan Switzerland. Di sana, cahaya mungkin menjadi faktor pengehad, manakala di Malaysia sinaran yang tinggi dan suhu panas mungkin menjadikan teduhan separa lebih bermanfaat bagi sesetengah tanaman (pengetahuan am). Namun, andaian ini belum diuji untuk tanaman buah tropika, dan ambang 30% atau nilai DLI di atas tidak boleh dipindahkan terus kepada durian, mangga atau nanas. Selain itu, Willockx et al. (2024) sendiri menyatakan sistem mereka belum berdaya maju dari segi kewangan dan data jangka panjang masih diperlukan.
Bagi Malaysia, langkah yang munasabah ialah plot perintis berskala kecil yang menguji tanaman toleran teduhan atau tanaman yang sudah lazim ditanam di bawah naungan, dengan pemantauan cahaya (DLI), suhu, hasil dan kualiti buah (pengetahuan am).
Implikasi kepada Pengusaha dan Agensi
1. Jangkakan kehilangan hasil; data temperate menunjukkan kehilangan hasil pear minimum 16% di bawah modul 40% lutsinar.
2. Sasarkan teduhan tidak melebihi kira-kira 30% sebagai titik permulaan, sambil menunggu data tropika.
3. Pertimbangkan sistem penjejakan agronomi, yang mengutamakan keperluan tanaman, berbanding penjejakan penuh untuk tenaga.
4. Rancang semula jadual tuaian kerana epal di bawah panel dilaporkan masak sehingga dua minggu lebih lewat.
5. Agensi boleh memulakan plot demonstrasi tempatan untuk menjana data hasil, kualiti dan kos bagi tanaman buah tropika.
Kesimpulan
Agrivoltaik di atas kebun buah berpotensi sebagai penggunaan tanah berganda. Kajian di Eropah melaporkan kehilangan hasil pear minimum 16%, kelewatan masak epal kira-kira 12 hari, dan cadangan ambang teduhan 30%. Kesemua bukti ini berasal dari iklim sederhana; bagi Malaysia, ujian lapangan tempatan diperlukan sebelum teknologi ini dicadangkan secara meluas kepada pekebun buah.
Rujukan
1. Willockx, B., Reher, T., Lavaert, C., et al. (2024). Design and evaluation of an agrivoltaic system for a pear orchard. Applied Energy. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122166
2. Magarelli, A., Mazzeo, A., & Ferrara, G. (2024). Fruit crop species with agrivoltaic systems: A critical review. Agronomy. https://doi.org/10.3390/agronomy14040722
3. Vélez, S., Bretzel, T., Pöter, R., et al. (2025). Overhead agrivoltaic systems delay apple ripening and influence maturation patterns. Pracetak. https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-5527009/v1
4. Ott, G. V., Hense, E., & Haag, N. (2026). Impact of various agrivoltaic systems on different apple and plum varieties. https://doi.org/10.52825/agripv.v4i.2859
5. Widmer, J. M., Ançay, A., Duchemin, M., et al. (2026). Light thresholds and shading effects on strawberry and raspberry yields and quality under agrivoltaics systems in Switzerland. https://doi.org/10.52825/agripv.v4i.2837
6. Perez, R., Ineichen, P., Seals, R., Michalsky, J., & Stewart, R. (1990). Modeling daylight availability and irradiance components from direct and global irradiance. Solar Energy. https://doi.org/10.1016/0038-092X(90)90055-H
7. Erbs, D. G., Klein, S. A., & Duffie, J. A. (1982). Estimation of the diffuse radiation fraction for hourly, daily and monthly-average global radiation. Solar Energy. https://doi.org/10.1016/0038-092X(82)90302-4
8. Reda, I., & Andreas, A. (2004). Solar position algorithm for solar radiation applications. Solar Energy. https://doi.org/10.1016/j.solener.2003.12.003
9. Holmgren, W. F., Hansen, C. W., & Mikofski, M. A. (2018). pvlib python: A python package for modeling solar energy systems. The Journal of Open Source Software. https://doi.org/10.21105/joss.00884
Sumber carian: SciSpace Literature Review (mod High Quality), November 2026.
Kata kunci: agrivoltaik, panel solar, fotovolta, kebun buah, teduhan, pear, epal, kamiran cahaya harian
