محققان نشان داده اند که استفاده از پانل های خورشیدی رنگی و شفاف می تواند به طور همزمان برق تولید کند و محصولات مغذی تولید کند که منجر به چشم انداز درآمد بالاتر کشاورزان و به حداکثر رساندن استفاده از زمین های کشاورزی می شود.
این سیستم بدیع با اجازه دادن به کشاورزان برای تنوع بخشیدن به پرتفوی سرمایه گذاری خود می توانست حفاظت مالی از نوسانات قیمت بازار یا تغییرات تقاضا را فراهم کند و خطرات مرتبط با غیرقابل اعتماد بودن آب و هوا را کاهش دهد. در مقیاس بزرگتر آن را تا حد زیادی می تواند ظرفیت تامین انرژی خورشیدی برای تولید برق بدون تاثیر بر تولید کشاورزی را افزایش دهد.
این اولین بار نیست که از پانل های خورشیدی نیمه شفاف برای تولید محصولات کشاورزی و برق در عین حال استفاده می شود، تکنیکی که به آگروفوتولتیک معروف است. اما در یک اقتباس بدیع، محققان از پانل های رنگی نارنجی استفاده کردند تا از طول موج ها (یا رنگ ها) نور که ممکن است از آن ها عبور کنند، بیشترین استفاده را بکنند.
پانل های خورشیدی رنگی طول موج های آبی و سبز را برای تولید برق جذب می کنند. طول موج های نارنجی و قرمز از آن عبور می کنند و به گیاهان زیر اجازه رشد می دهند. در حالی که محصولات پرورش یافته در سیستم های کشاورزی استاندارد کمتر از نیمی از نور کل خود را دریافت می کنند، رنگ هایی که از پانل ها عبور می کنند، رنگ هایی هستند که به بهترین وجه برای رشد خود مناسب هستند.
"برای یک محصول با ارزش بالا مانند ریحان، ارزش تولید برق به سادگی برای از دست دادن تولید زیست توده از پانل های خورشیدی رنگی را می سازد. با این حال، هنگامی که محصولاتی مانند اسفناج ارزش کمتری دارند، این امر مزایای مالی قابل توجهی دارد. این محقق اصلی دکتر پائولو بمبلی از دپارتمان بیوشیمی دانشگاه کمبریج گفت.
در شرایط طبیعی رو به رشد، ارزش ترکیبی اسفناج و برق تولید شده با استفاده از یک سیستم PV کشاورزی رنگی ۳۵٪ بیشتر از اسفناج در حال رشد به تنهایی است. با مقایسه، کل سود مالی برای ریحان رشد کرده به این ترتیب تنها 2.5 درصد است. محاسبه از قیمت های فعلی بازار استفاده می کند: ریحان حدود پنج برابر اسفناج به فروش می رسد. ارزش برق تولید شده با فرض اینکه به شبکه ملی ایتالیا فروخته شود، محاسبه می شود که این مطالعه را انجام داده است.
"محاسبات ما یک برآورد نسبتا محافظه کارانه از ارزش مالی کلی سیستم است. در واقع اگر کشاورزان برای اداره خانه های خود برق را از شبکه ملی می خریدند، مزایا بیشتر می شد.» دپارتمان بیوشیمی دانشگاه کمبریج نیز در این تحقیق شرکت کرد.
این مطالعه نشان داد که ریحان رشد کرده در زیر پانل های خورشیدی رنگی دارای 15 درصد عملکرد بازار پایین تر و اسفناج در حدود 26 درصد پایین تر از شرایط طبیعی در حال رشد است. با این حال، ریشه اسفناج به مراتب کمتر از ساقه ها و برگ ها رشد می کند: نور کمتری در دسترس است، و گیاه انرژی را در حال رشد "پانل های زیست خورشیدی" قرار می دهد تا نور را ضبط کند.
تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی برگ اسفناج و ریحان رشد یافته در زیر صفحات نشان داد که هر دو غلظت پروتئین بالاتری دارند. محققان بر این باورند که گیاهان ممکن است پروتئین های اضافی تولید کنند تا توانایی خود را در فتوسنتز در شرایط کاهش نور افزایش دهند. اسفناج برای جای دادن نور کاهش یافته، ساقه های طولانی تری تولید می کند که برداشت را با بلند کردن برگ ها از خاک آسان تر می کند.
وی تصریح کرد: از دید یک کشاورز اگر سبزهای برگ دار شما برگ های بزرگتری داشته باشند، بخش خوراکی گیاه که قابل فروش است، مفید است. با ادامه رشد تقاضای جهانی پروتئین، این امکان وجود دارد که افزایش پروتئین در محصولات گیاهی فناوری محتوا نیز بسیار مفید باشد.»
نویسنده اصلی این مطالعه، دکتر النور تامپسون از دانشگاه گرینویچ، گفت: "با بسیاری از محصولات در حال حاضر در حال رشد تحت نوعی پوشش شفاف، هیچ از دست دادن زمین برای تولید انرژی اضافی با استفاده از پانل های خورشیدی رنگی وجود دارد. "
تمام گیاهان سبز نور را از خورشید به انرژی شیمیایی تبدیل می کنند که از طریق فتوسنتز به رشد آن ها دامن می دهد. آزمایش ها در ایتالیا با استفاده از دو محصول آزمایشی انجام شد. اسفناج (Spinacia oleracea) نشان دهنده یک محصول زمستانی است: با نور خورشید کمتر رشد می کند و آب و هوای سرد را تحمل می کند. ریحان (Ocimum basilicum) نشان دهنده یک محصول تابستانی است که نیاز به نور زیادی و دماهای بالاتر دارد.
محققان در حال حاضر در حال بحث در مورد کارآزمایی های بیشتر این سیستم هستند تا ببینند سیستم چقدر روی محصولات دیگر به خوبی کار می کند و اینکه چگونه در زیر نور عمدتا قرمز و نارنجی رشد می کند، محصولات کشاورزی را در سطح مولکولی تحت تاثیر قرار می دهد.