Дослідники продемонстрували, що використання тонованих, напівпрозорих сонячних панелей може одночасно виробляти електроенергію та виробляти поживні культури, що призводить до більш високих перспектив доходу для фермерів і максимального використання сільськогосподарських земель.
Дозволяючи фермерам диверсифікувати свої інвестиційні портфелі, ця нова система могла б забезпечити фінансовий захист від коливань ринкових цін або змін попиту, а також пом’якшити ризики, пов’язані з ненадійністю клімату. У більших масштабах це може значно збільшити потужність сонячної енергії для виробництва електроенергії, не впливаючи на сільськогосподарське виробництво.
Це не' не перший випадок, коли напівпрозорі сонячні панелі використовуються для виробництва врожаю та електроенергії одночасно, метод, відомий як агрофотовольтаіка. Але в новій адаптації дослідники використовували помаранчеві панелі, щоб максимально використати довжини хвиль (або кольори) світла, які можуть проходити через них.
Тоновані сонячні панелі поглинають сині та зелені хвилі для вироблення електроенергії. Помаранчеві та червоні хвилі проходять крізь, дозволяючи рослинам, що знаходяться внизу, рости. У той час як культури, вирощені в стандартних системах землеробства, отримують менше половини загального світла, кольори, які проходять через панелі, найкраще підходять для їх зростання.
«Для такої високоцінної культури, як базилік, вартість виробництва електроенергії просто компенсує втрату виробництва біомаси від тонованих сонячних панелей. Однак, коли такі культури, як шпинат, мають меншу цінність, це має значні фінансові переваги. Про це повідомив провідний дослідник доктор Паоло Бомбеллі з кафедри біохімії Кембриджського університету'.
За нормальних умов вирощування сукупна вартість шпинату та електроенергії, виробленої за допомогою тонованої сільськогосподарської фотоелектричної системи, на 35% вище, ніж вирощування окремо шпинату. Для порівняння, загальний фінансовий прибуток для базиліка, вирощеного таким чином, становить лише 2,5%. У розрахунках використовуються поточні ринкові ціни: базилік продається приблизно в п’ять разів дорожче шпинату. Вартість виробленої електроенергії розраховується з припущенням, що вона буде продана італійській національній мережі, яка проводила дослідження.
& quot;Наші розрахунки є досить консервативною оцінкою загальної фінансової вартості системи. Насправді, якби фермери купували електроенергію з національної мережі для роботи своїх будинків, переваги були б більші," сказав професор Крістофер Хоу, Каліфорнійський університет, США. У дослідженні також брав участь кафедра біохімії Кембриджського університету'.
Дослідження показало, що базилік, вирощений під тонованими сонячними панелями, мав на 15% нижчий товарний урожай, а шпинат — приблизно на 26% нижчий, ніж у звичайних умовах вирощування. Однак коріння шпинату ростуть набагато менше, ніж стебла та листя: доступно менше світла, і рослина витрачає енергію на вирощування"біосонячні панелі" щоб захопити світло.
Лабораторний аналіз листя шпинату та базиліка, вирощених під пластинами, показав, що обидва мали більшу концентрацію білка. Дослідники вважають, що рослини можуть виробляти додаткові білки, щоб посилити їх здатність до фотосинтезу в умовах зниженого освітлення. Щоб пристосуватись до зниженого освітлення, шпинат утворює довші стебла, які полегшують збір врожаю, піднімаючи листя з ґрунту.
«З точки зору фермера, це вигідно, якщо ваша зелень має більші листя, їстівну частину рослини, яку можна продати. Оскільки світовий попит на протеїн продовжує зростати, можна збільшити кількість білка в рослинних культурах. Технологія вмісту також була б дуже корисною».
Провідний автор дослідження&№ 39, д-р Елеонора Томпсон з Університету Грінвіча, сказала:"З такою кількістю культур, які зараз ростуть під якимось прозорим покриттям, немає втрати землі для додаткового виробництва енергії використання кольорових сонячних панелей."
Усі зелені рослини перетворюють світло сонця в хімічну енергію, яка сприяє їхньому росту за допомогою фотосинтезу. Експерименти проводилися в Італії з використанням двох тестових культур. Шпинат (Spinacia oleracea) є озимою культурою: росте при меншій кількості сонячного світла і добре переносить холод. Базилік (Ocimum basilicum) являє собою літню культуру, яка вимагає великої кількості світла і більш високих температур.
Наразі дослідники обговорюють подальші випробування системи, щоб побачити, наскільки добре система працює на інших культурах, і як вирощування в основному під червоним і оранжевим світлом впливає на культури на молекулярному рівні.