Mokslininkai parodė, kad tamsintų, permatomų saulės kolektorių naudojimas vienu metu gali gaminti elektros energiją ir gaminti maistingus pasėlius, todėl ūkininkai gauna didesnes pajamų perspektyvas ir maksimaliai padidina žemės ūkio paskirties žemės naudojimą.
Suteikus ūkininkams galimybę įvairinti savo investicijų portfelius, ši nauja sistema galėtų suteikti finansinę apsaugą nuo rinkos kainų svyravimų ar paklausos pokyčių ir sumažinti riziką, susijusią su klimato nepatikimumu. Platesniu mastu ji gali labai padidinti saulės energijos tiekimo pajėgumus elektros energijai gaminti, nepaveikdama žemės ūkio gamybos.
Tai ne pirmas kartas, kai pusiau skaidrūs saulės kolektoriai buvo naudojami pasėliams ir elektros energijai gaminti tuo pačiu metu, technika, žinoma kaip agrofotovoltatika. Tačiau naujoje adaptacijoje mokslininkai naudojo oranžinio atspalvio plokštes, kad kuo geriau išnaudotų šviesos bangos ilgį (arba spalvas), kurie gali praeiti per juos.
Tonuoti saulės kolektoriai sugeria mėlynos ir žalios bangos ilgius elektros energijai gaminti. Oranžiniai ir raudoni bangų ilgiai praeina, todėl žemiau esantys augalai gali augti. Nors augalai, auginami standartinėse ūkininkavimo sistemose, gauna mažiau nei pusę jų bendros šviesos, spalvos, kurios praeina per plokštes, geriausiai tinka jų augimui.
"Didelės vertės pasėliams, tokiems kaip bazilikas, elektros energijos gamybos vertė tiesiog kompensuoja biomasės gamybos praradimą iš tamsintų saulės kolektorių. Tačiau, kai augalai, tokie kaip špinatai, yra mažesnės vertės, tai turi didelę finansinę naudą. Šis pagrindinis tyrėjas dr. Paolo Bombelli iš Kembridžo universiteto Biochemijos katedros sakė.
Įprastomis auginimo sąlygomis bendra špinatų ir elektros energijos, pagamintos naudojant tonuotą žemės ūkio PV sistemą, vertė yra 35% didesnė nei vien tik špinatų auginimas. Palyginimui, bendra tokiu būdu išauginto baziliko finansinė nauda yra tik 2,5%. Skaičiavimas naudoja dabartines rinkos kainas: Bazilikas parduoda maždaug penkis kartus daugiau nei špinatai. Pagamintos elektros energijos vertė apskaičiuojama darant prielaidą, kad ji bus parduota tyrimą atlikusiai Italijos nacionaliniam tinklui.
"Mūsų skaičiavimai yra gana konservatyvus bendros sistemos finansinės vertės įvertinimas. Tiesą sakant, jei ūkininkai pirktų elektros energiją iš nacionalinio tinklo, kad galėtų valdyti savo namus, nauda būtų didesnė ", - sakė kalifornijos universiteto (JAV) profesorius Christopheris Howe'as. Tyrime taip pat dalyvavo Kembridžo universiteto Biochemijos katedra.
Tyrimas parodė, kad baziliko, auginamo po tonuotais saulės kolektoriais, paklausus derlius ir špinatai buvo maždaug 26 proc. mažesni nei įprastų augimo sąlygų. Tačiau špinatų šaknys auga daug mažiau nei stiebai ir lapai: mažiau šviesos yra, o augalas energiją įdeda į augančius "bio-saulės kolektorius", kad užfiksuotų šviesą.
Po plokštelėmis auginamų špinatų ir bazilikų lapų laboratorinė analizė parodė, kad abiejų baltymų koncentracija buvo didesnė. Mokslininkai mano, kad augalai gali gaminti papildomus baltymus, kad padidintų jų gebėjimą fotosintezės esant mažesnei šviesai. Siekiant prisitaikyti prie sumažintos šviesos, špinatai gamina ilgesnius stiebus, kurie palengvina derliaus nuėmimą, pakeldami lapus iš dirvožemio.
"Ūkininko požiūriu, naudinga, jei jūsų lapiniai žalumynai turi didesnius lapus, valgomąją augalo dalį, kurią galima parduoti. Kadangi pasaulinė baltymų paklausa ir toliau auga, galima padidinti baltymus augalinėse kultūrose Turinio technologija taip pat būtų labai naudinga."
Tyrimo pagrindinė autorė dr. Eleonora Tompson iš Grinvičo universiteto pasakė: "Kadangi tiek daug pasėlių šiuo metu auga po tam tikra skaidria danga, nėra žemės praradimo papildomai energijos gamybai naudojant spalvotus saulės kolektorius."
Visi žalieji augalai paverčia saulės šviesą į cheminę energiją, kuri skatina jų augimą fotosinteze. Eksperimentai buvo atlikti Italijoje, naudojant du bandomuosius augalus. Špinatai (Spinacia oleracea) yra žiemos pasėliai: jis auga su mažiau saulės spindulių ir toleruoja šaltą orą. Bazilikas (Ocimum basilicum) yra vasaros derlius, kuriam reikia daug šviesos ir aukštesnės temperatūros.
Tyrėjai šiuo metu aptaria tolesnius sistemos bandymus, kad pamatytų, kaip sistema veikia kitus pasėlius ir kaip auginimas daugiausia raudona ir oranžine šviesa veikia augalus molekuliniu lygmeniu.