Forskere har vist at bruk av tonede, gjennomskinnelige solcellepaneler samtidig kan generere elektrisitet og produsere næringsrike avlinger, noe som fører til høyere inntektsutsikter for bønder og maksimerer bruken av landbruksarealer.
Ved å la bøndene diversifisere investeringsporteføljene sine, kan dette nye systemet gi økonomisk beskyttelse mot svingninger i markedspriser eller endringer i etterspørsel, og redusere risiko knyttet til upålitelighet i klimaet. I større skala kan det i stor grad øke solenergiforsyningskapasiteten for å generere elektrisitet uten å påvirke landbruksproduksjonen.
Dette er ikke første gang semi-transparente solcellepaneler har blitt brukt til å produsere avlinger og elektrisitet på samme tid, en teknikk kjent som agrophotovoltaics. Men i en ny tilpasning brukte forskerne oransje-tonede paneler for å få mest mulig ut av bølgelengdene (eller fargene) av lys som kan passere gjennom dem.
Tonede solcellepaneler absorberer blå og grønne bølgelengder for å generere elektrisitet. Oransje og røde bølgelengder passerer gjennom, og lar plantene nedenfor vokse. Mens avlinger dyrket i standard oppdrettssystemer får mindre enn halvparten av det totale lyset, er fargene som passerer gjennom panelene de som passer best til veksten.
"For en høyverdi avling som basilikum, veier verdien av elektrisitetsproduksjon rett og slett opp for tapet av biomasseproduksjon fra tonede solcellepaneler. Men når avlinger som spinat er av lavere verdi, har dette betydelige økonomiske fordeler. Denne ledende forskeren Dr Paolo Bombelli fra University of Cambridges avdeling for biokjemi sa.
Under normale vekstforhold er den kombinerte verdien av spinat og elektrisitet produsert ved hjelp av et farget landbruks-PV-system 35 prosent høyere enn å dyrke spinat alene. Til sammenligning er den totale økonomiske gevinsten for basilikum dyrket på denne måten bare 2,5 prosent. Beregningen bruker dagens markedspriser: Basilikum selges for omtrent fem ganger så mye som spinat. Verdien av elektrisiteten som produseres er beregnet forutsatt at den vil bli solgt til det italienske nasjonalnettet, som har utført studien.
"Våre beregninger er et ganske konservativt estimat av den samlede økonomiske verdien av systemet. Faktisk, hvis bøndene kjøpte strøm fra det nasjonale nettet for å drive husene sine, ville fordelene vært større," sa professor Christopher Howe, University of California, USA . University of Cambridges avdeling for biokjemi deltok også i forskningen.
Studien fant at basilikum dyrket under tonede solcellepaneler hadde en 15 prosent lavere salgbar avkastning og spinat omtrent 26 prosent lavere enn normale vekstforhold. Spinatrøtter vokser imidlertid langt mindre enn stilker og blader: mindre lys er tilgjengelig, og planten legger energi i å dyrke «bio-solcellepaneler» for å fange lyset.
Laboratorieanalyse av spinat- og basilikumblader dyrket under tallerkenene viste at begge hadde høyere proteinkonsentrasjoner. Forskerne tror at planter kan produsere flere proteiner for å forbedre deres evne til å fotosyntetisere under reduserte lysforhold. For å imøtekomme det reduserte lyset, produserer spinat lengre stilker som gjør høstingen enklere ved å løfte bladene fra jorden.
"Fra en bondes synspunkt er det gunstig hvis bladgrønnsakene dine har større blader, den spiselige delen av planten som kan selges. Ettersom den globale etterspørselen etter protein fortsetter å vokse, er det mulig å øke proteinet i plantevekster Innhold teknologi vil også være veldig fordelaktig."
Studiens hovedforfatter, Dr Eleanor Thompson fra University of Greenwich, sa: "Med så mange avlinger som for tiden vokser under en slags gjennomsiktig dekke, er det ikke noe tap av land for ytterligere energiproduksjon ved bruk av fargede solcellepaneler."
Alle grønne planter konverterer lys fra solen til kjemisk energi som gir drivstoff til veksten deres gjennom fotosyntese. Forsøkene ble utført i Italia med to prøvevekster. Spinat (Spinacia oleracea) representerer en vinteravling: den vokser med mindre sollys og tåler kaldt vær. Basilikum (Ocimum basilicum) representerer en sommeravling som krever mye lys og høyere temperaturer.
Forskerne diskuterer for tiden ytterligere utprøvinger av systemet for å se hvor godt systemet fungerer på andre avlinger, og hvordan dyrking under hovedsakelig rødt og oransje lys påvirker avlinger på molekylært nivå.