Tutkijat ovat osoittaneet, että sävytettyjen, läpikuultavien aurinkopaneelien käyttö voi samanaikaisesti tuottaa sähköä ja tuottaa ravitsevia viljelykasveja, mikä johtaa viljelijöiden parempiin tulonäkymiin ja maatalouden maankäytön maksimointiin.
Antamalla viljelijöille mahdollisuuden monipuolistaa sijoitussalkkujaan tämä uusi järjestelmä voisi tarjota taloudellista suojaa markkinahintojen vaihteluilta tai kysynnän muutoksilta ja lieventää ilmaston epäluotettavuuteen liittyviä riskejä. Suuremmassa mittakaavassa se voi lisätä huomattavasti aurinkosähkön toimituskapasiteettia sähkön tuottamiseksi vaikuttamatta maataloustuotantoon.
Tämä ei ole ensimmäinen kerta, kun puoliksi läpinäkyviä aurinkopaneeleja käytetään viljelykasvien ja sähkön tuottamiseen samanaikaisesti, tekniikka, joka tunnetaan nimellä agrophotovoltaics. Mutta uudessa sovituksessa tutkijat käyttivät oranssinvärisiä paneeleja hyödyntääkseen valon aallonpituuksia (tai värejä), jotka saattavat kulkea niiden läpi.
Sävytetty aurinkopaneelit imevät siniset ja vihreät aallonpituudet sähkön tuottamiseksi. Oranssit ja punaiset aallonpituudet kulkevat läpi, jolloin alla olevat kasvit voivat kasvaa. Vaikka tavallisissa viljelyjärjestelmissä kasvatetut viljelykasvit saavat alle puolet kokonaisvalostaan, paneelien läpi kulkevat värit sopivat parhaiten niiden kasvuun.
"Basilikan kaltaiselle arvokkaalle sadolle sähköntuotannon arvo korvaa yksinkertaisesti biomassan tuotannon menetyksen sävytetyistä aurinkopaneeleista. Kuitenkin, kun pinaatin kaltaiset viljelykasvit ovat vähemmän arvokkaita, sillä on merkittäviä taloudellisia etuja. Tämä johtava tutkija tohtori Paolo Bombelli Cambridgen yliopiston biokemian laitolta sanoi.
Tavanomaisissa kasvuolosuhteissa sävytetyllä maatalouden aurinkosähköjärjestelmällä tuotetun pinaatin ja sähkön yhteenlaskettu arvo on 35% suurempi kuin pelkästään pinaatin kasvattaminen. Vertailun vuoksi, tällä tavalla kasvatetun basilikan kokonaisrahoitusvoitto on vain 2,5%. Laskelmassa käytetään nykyisiä markkinahintoja: Basil myy noin viisi kertaa pinaattia. Tuotetun sähkön arvo lasketaan olettaen, että se myydään tutkimuksen suorittaneen Italian kansalliselle verkolle.
"Laskelmamme ovat melko varovainen arvio järjestelmän kokonais taloudellisesta arvosta. Itse asiassa, jos viljelijät ostaisivat sähköä kansallisesta verkosta talojensa pyörittääkseen, hyödyt olisivat suuremmat", sanoi professori Christopher Howe Kalifornian yliopistosta, Yhdysvalloista. Tutkimukseen osallistui myös Cambridgen yliopiston biokemian laitos.
Tutkimuksessa havaittiin, että sävytettyjen aurinkopaneelien alla kasvatetun basilikan markkinatuotto oli 15 prosenttia pienempi ja pinaatti noin 26 prosenttia alhaisempi kuin normaalit kasvuolosuhteet. Pinaatin juuret kasvavat kuitenkin paljon vähemmän kuin varret ja lehdet: vähemmän valoa on saatavilla, ja laitos panostaa energiaa "bio-aurinkopaneelien" kasvattamiseen valon sieppaamiseksi.
Levyjen alla kasvatettujen pinaatin ja basilikanlehtien laboratorioanalyysi osoitti, että molemmilla oli suuremmat proteiinipitoisuudet. Tutkijat uskovat, että kasvit voivat tuottaa lisää proteiineja parantaakseen kykyään fotosynteesiin vähennetyissä valo-olosuhteissa. Pienentyneen valon sijoittamiseksi pinaatti tuottaa pidempiä varret, jotka helpottavat sadonkorjuuta nostamalla lehdet maaperästä.
"Viljelijän näkökulmasta on hyödyllistä, jos lehtivihreillä on suuremmat lehdet, syötävä osa kasvista, jota voidaan myydä. Valkuaisainekysynnän kasvaessa maailmanlaajuisesti proteiinia on mahdollista lisätä kasvikasveissa Sisältöteknologia olisi myös erittäin hyödyllistä."
Tutkimuksen pääkirjoittaja, tohtori Eleanor Thompson Greenwichin yliopistosta, sanoi: "Koska niin monet viljelykasvit kasvavat tällä hetkellä jonkinlaisen läpinäkyvän kannen alla, värillisillä aurinkopaneeleilla ei ole maanmenetyksiä energiantuotannolle."
Kaikki vihreät kasvit muuttavat valon auringosta kemialliseksi energiaksi, joka ruokkii niiden kasvua fotosynteesin avulla. Kokeet tehtiin Italiassa kahdella koekasvilla. Pinaatti (Pinacia oleracea) edustaa talviviljelyä: se kasvaa vähemmän auringonvaloa ja sietää kylmää säätä. Basilika (Ocimum basilicum) edustaa kesäviljelyä, joka vaatii paljon valoa ja korkeampia lämpötiloja.
Tutkijat keskustelevat parhaillaan järjestelmän jatkokokeista selvittääkseen, kuinka hyvin järjestelmä toimii muilla viljelykasveilla ja miten pääasiassa punaisen ja oranssin valon alla kasvaminen vaikuttaa viljelykasveihin molekyylitasolla.