Výskumníci preukázali, že používanie tónovaných, priesvitných solárnych panelov môže súčasne vyrábať elektrickú energiu a produkovať výživné plodiny, čo vedie k vyšším vyhliadkam na príjmy poľnohospodárov a maximalizácii využívania poľnohospodárskej pôdy.
Tým, že sa poľnohospodárom umožní diverzifikovať svoje investičné portfóliá, by tento nový systém mohol poskytnúť finančnú ochranu pred výkyvmi trhových cien alebo zmenami dopytu a zmierniť riziká spojené s nespoľahlivosťou v oblasti klímy. Vo väčšom rozsahu môže výrazne zvýšiť kapacitu solárnej energie na výrobu elektrickej energie bez toho, aby to ovplyvnilo poľnohospodársku výrobu.
Nie je to prvýkrát, čo sa polopriehľadné solárne panely používajú na výrobu plodín a elektrickej energie súčasne, čo je technika známa ako agroofototovoltaika. Ale v novej adaptácii výskumníci použili oranžové tónované panely, aby čo najviac využili vlnové dĺžky (alebo farby) svetla, ktoré by cez ne mohli prejsť.
Tónované solárne panely absorbujú modré a zelené vlnové dĺžky na výrobu elektrickej energie. Oranžové a červené vlnové dĺžky prechádzajú, čo umožňuje rastlinám nižšie rásť. Zatiaľ čo plodiny pestované v štandardných poľnohospodárskych systémoch dostávajú menej ako polovicu svojho celkového svetla, farby, ktoré prechádzajú panelmi, sú tie, ktoré najlepšie vyhovujú ich rastu.
"Pre plodinu s vysokou hodnotou, ako je bazalka, hodnota výroby elektrickej energie jednoducho vymysľuje stratu výroby biomasy z tónovaných solárnych panelov. Ak však plodiny, ako je špenát, majú nižšiu hodnotu, má to významné finančné výhody. Uviedol to vedúci výskumník Dr. Paolo Bombelli z Katedry biochémie Univerzity v Cambridge.
Za normálnych podmienok pestovania je kombinovaná hodnota špenátu a elektrickej energie vyrobenej pomocou tónovaného poľnohospodárskeho fotovoltického systému o 35 % vyššia ako samotný rast špenátu. Pre porovnanie, celkový finančný zisk pre bazalku pestovaný týmto spôsobom je len 2,5%. Výpočet používa aktuálne trhové ceny: Bazalka sa predáva asi päťkrát viac ako špenát. Hodnota vyrobenej elektrickej energie sa vypočíta za predpokladu, že sa predá talianskej národnej sieti, ktorá vykonala štúdiu.
"Naše výpočty sú pomerne konzervatívnym odhadom celkovej finančnej hodnoty systému. V skutočnosti, ak by poľnohospodári kúpili elektrinu z národnej siete, aby mohli prevádzkovať svoje domy, výhody by boli väčšie," povedal profesor Christopher Howe z Kalifornskej univerzity v USA. Na výskume sa podieľalo aj oddelenie biochémie Cambridgeskej univerzity.
Štúdia zistila, že bazalka pestovaná pod tónovanými solárnymi panelmi mala o 15 percent nižší predajný výnos a špenát asi o 26 percent nižší ako bežné podmienky pestovania. Korene špenátu však rastú oveľa menej ako stonky a listy: je k dispozícii menej svetla a rastlina vkladá energiu do rastúcich "bio-solárnych panelov" na zachytenie svetla.
Laboratórna analýza listov špenátu a bazalky pestovaných pod taniermi ukázala, že obe mali vyššie koncentrácie bielkovín. Vedci sa domnievajú, že rastliny môžu produkovať ďalšie proteíny na zvýšenie ich schopnosti fotosyntézy za znížených svetelných podmienok. Na prispôsobenie zníženého svetla, špenát produkuje dlhšie stonky, ktoré uľahčujú zber zdvíhaním listov z pôdy.
"Z pohľadu farmára je prospešné, ak vaše listové zelené majú väčšie listy, jedlú časť rastliny, ktorú je možné predať. Keďže celosvetový dopyt po bielkovinách naďalej rastie, je možné zvýšiť bielkoviny v rastlinných plodinách Obsahová technológia by bola tiež veľmi prospešná."
Vedúca autorka štúdie, Dr. Eleanor Thompsonová z University of Greenwich, uviedla: "S toľkými plodinami, ktoré v súčasnosti rastú pod nejakým transparentným krytím, neexistuje žiadna strata pôdy pre dodatočnú výrobu energie pomocou farebných solárnych panelov."
Všetky zelené rastliny premieňajú svetlo zo slnka na chemickú energiu, ktorá poháňa ich rast prostredníctvom fotosyntézy. Experimenty sa uskutočnili v Taliansku s použitím dvoch testovacích plodín. Špenát (Spinacia oleracea) predstavuje zimnú plodinu: rastie s menším slnečným žiarením a toleruje chladné počasie. Bazalka (Ocimum basilicum) predstavuje letnú plodinu, ktorá vyžaduje veľa svetla a vyššie teploty.
Výskumníci v súčasnosti diskutujú o ďalších skúškach systému, aby zistili, ako dobre systém funguje na iných plodinách a ako pestovanie pod prevažne červeným a oranžovým svetlom ovplyvňuje plodiny na molekulárnej úrovni.