Forskere har vist, at brugen af tonede, gennemsigtige solpaneler samtidig kan generere elektricitet og producere nærende afgrøder, hvilket fører til højere indkomstudsigter for landmændene og maksimering af landbrugets arealanvendelse.
Ved at give landbrugerne mulighed for at diversificere deres investeringsporteføljer kan dette nye system yde finansiel beskyttelse mod udsving i markedspriser eller ændringer i efterspørgslen og mindske risici i forbindelse med klimaansvar. I større skala kan det i høj grad øge solenergiforsyningskapaciteten til at producere elektricitet uden at påvirke landbrugsproduktionen.
Det er ikke første gang, at semi-transparente solpaneler er blevet brugt til at producere afgrøder og elektricitet på samme tid, en teknik kendt som agrophotovoltaics. Men i en ny tilpasning brugte forskerne orangefarvede paneler til at få mest muligt ud af de bølgelængder (eller farver) af lys, der kunne passere gennem dem.
Tonede solpaneler absorberer blå og grønne bølgelængder for at generere elektricitet. Orange og røde bølgelængder passerer igennem, så planterne nedenfor kan vokse. Mens afgrøder dyrket i standard landbrugssystemer modtager mindre end halvdelen af deres samlede lys, er de farver, der passerer gennem panelerne, dem, der passer bedst til deres vækst.
"For en afgrøde af høj værdi som basilikum kompenserer værdien af elproduktion simpelthen for tabet af biomasseproduktion fra tonede solpaneler. Men når afgrøder som spinat er af lavere værdi, har dette betydelige økonomiske fordele. Denne ledende forsker Dr Paolo Bombelli fra University of Cambridge's Department of Biochemistry sagde.
Under normale vækstbetingelser er den samlede værdi af spinat og elektricitet produceret ved hjælp af et tonet solcelleanlæg til landbruget 35 % højere end den voksende spinat alene. Til sammenligning er den samlede økonomiske gevinst for basilikum dyrket på denne måde kun 2,5%. Beregningen bruger aktuelle markedspriser: Basil sælger for omkring fem gange så meget som spinat. Værdien af den producerede elektricitet beregnes under forudsætning af, at den vil blive solgt til det italienske nationalnet, som gennemførte undersøgelsen.
"Vores beregninger er et ret konservativt skøn over systemets samlede økonomiske værdi. Faktisk, hvis landmændene købte elektricitet fra det nationale net til at køre deres huse, ville fordelene være større," sagde professor Christopher Howe, University of California, USA. University of Cambridge's Institut for Biokemi deltog også i forskningen.
Undersøgelsen viste, at basilikum dyrket under tonede solpaneler havde en 15 procent lavere omsættelige udbytte og spinat omkring 26 procent lavere end normale vækstbetingelser. Spinatrødder vokser dog langt mindre end stængler og blade: mindre lys er tilgængeligt, og planten lægger energi i voksende "bio-solpaneler" for at fange lyset.
Laboratorieanalyse af spinat og basilikumblade dyrket under pladerne viste, at begge havde højere proteinkoncentrationer. Forskerne mener, at planter kan producere yderligere proteiner for at forbedre deres evne til at fotosyntese under reducerede lysforhold. For at imødekomme det reducerede lys producerer spinat længere stængler, der gør høsten lettere ved at løfte bladene fra jorden.
"Fra en landmands synspunkt er det gavnligt, hvis dine bladgrønt og grønne har større blade, den spiselige del af planten, der kan sælges. Da den globale efterspørgsel efter protein fortsætter med at vokse, er det muligt at øge proteinet i planteafgrøder Indholdsteknologien ville også være meget gavnlig."
Undersøgelsens hovedforfatter, dr. Eleanor Thompson fra University of Greenwich, siger: "Med så mange afgrøder der i øjeblikket vokser under en eller anden form for gennemsigtig dækning, er der ikke noget jordtab til yderligere energiproduktion ved hjælp af farvede solpaneler."
Alle grønne planter omdanner lys fra solen til kemisk energi, der giver næring til deres vækst gennem fotosyntese. Forsøgene blev udført i Italien ved hjælp af to testafgrøder. Spinat (Spinacia oleracea) repræsenterer en vinterafgrøde: den vokser med mindre sollys og tolererer koldt vejr. Basilikum (Ocimum basilicum) repræsenterer en sommerafgrøde, der kræver meget lys og højere temperaturer.
Forskerne diskuterer i øjeblikket yderligere forsøg med systemet for at se, hvor godt systemet fungerer på andre afgrøder, og hvordan dyrkning under hovedsageligt rødt og orange lys påvirker afgrøder på molekylært niveau.