Panouri solare colorate în magenta, testate pentru a produce energie și a susține culturile agricole pe același teren
Panourile solare semitransparente ar putea permite fermierilor să genereze energie regenerabilă pe terenurile agricole fără a compromite productivitatea culturilor. Un studiu publicat pe 2 octombrie în Cel Reports Physical Science arată că broccoli cultivat sub panouri solare colorate în magenta a absorbit lumina solară mai eficient decât plantele cultivate în câmp deschis.
Cercetătorii au folosit panouri solare semitransparente personalizate pentru a genera electricitate, permițând totodată trecerea unei părți a spectrului luminos către plantele de dedesubt. Panourile au favorizat lungimile de undă albastru și roșu, stimulând creșterea culturilor. Plantele cultivate sub aceste panouri au înregistrat o creștere de 4,5 ori a eficienței utilizării luminii solare și, în final, au crescut la fel de mari ca broccoli cultivat în mod tradițional, deși au avut nevoie de cu 25 de zile în plus pentru a ajunge la maturitate.
„Conceptul de bază este destul de simplu”, explică autoarea Silvia Ma Lu, de la Universitatea Mälardalen din Västerås, Suedia. „Panourile solare folosesc o parte din lumina solară primită pentru a genera electricitate regenerabilă, permițând în același timp unei părți din lumină să treacă spre culturile care cresc dedesubt. Scopul mai larg este de a investiga dacă lumina solară poate fi utilizată mai eficient, alocând diferite porțiuni ale spectrului solar pentru creșterea culturilor și generarea de electricitate.”
Utilizarea panourilor solare convenționale pe câmpurile agricole le permite fermierilor să producă energie regenerabilă pe terenuri deja disponibile, protejând totodată plantele de expunerea excesivă la soare și de fenomene meteo extreme, precum grindina sau ploile abundente. Totuși, deoarece panourile convenționale de culoare albastru închis sunt de obicei opace, pot crea prea multă umbră, reducând randamentul unor culturi – o problemă pe care panourile semitransparente și colorate o pot atenua.
„Nu există un singur design agrivoltaic care să funcționeze optim peste tot”, spune Ma Lu. „Este nevoie de mai multe cercetări pentru a înțelege cum reacționează diferite culturi la diferite configurații de sistem și condiții climatice și pentru a proiecta sisteme care să echilibreze producția agricolă cu generarea de energie regenerabilă.”
Pentru a avansa în această direcție, Ma Lu și colegii săi au ales să se concentreze asupra broccoli, o cultură foarte nutritivă, populară la nivel mondial și bine adaptată climei de la locul experimental, o fermă din Suedia. Cercetătorii au construit două sisteme de 20 de metri pe 20 de metri, realizate din panouri solare semitransparente de culoare magenta, cu diferite niveluri de transparență, permițând cantități variabile de lumină solară să ajungă la plantele cultivate dedesubt. Pe o a treia parcelă de teren, plantele de broccoli au fost expuse complet la soare.
Pe parcursul sezonului de creștere din 2024, echipa a comparat broccoli din fiecare parcelă, monitorizând condițiile de mediu, inclusiv temperatura aerului, umiditatea relativă și umiditatea solului, precum și randamentul culturii, compoziția nutrienților și modul în care plantele au efectuat fotosinteza.
„Una dintre cele mai interesante constatări a fost cât de similar s-a comportat broccoliul sub cele două sisteme de panouri solare, în ciuda nivelurilor diferite de transparență”, spune Ma Lu, menționând că panourile solare cu o densitate mai mare de celule fotovoltaice pot produce mai multă electricitate. „Totuși, aceste constatări sunt specifice condițiilor noastre experimentale și ar trebui validate pe parcursul mai multor sezoane de creștere și configurații de sistem.”
Sistemele testate în acest studiu sunt prototipuri de cercetare, a adăugat ea, fiind necesare mai multe studii la scară mai mare și pe mai multe sezoane de creștere. Dacă tehnologia ar fi extinsă pentru uz comercial, electricitatea generată de panouri ar putea, în principiu, să alimenteze operațiuni agricole precum irigațiile, utilajele sau sistemele de răcire și depozitare, sau ar putea fi furnizată în rețeaua electrică. Acest lucru ar putea reduce facturile la energie ale fermierilor și chiar le-ar putea oferi o sursă suplimentară de venit.
Ma Lu și colegii săi au început deja evaluarea suplimentară a panourilor magenta, precum și a celor roșii și albastre, testându-le în medii de laborator controlate, fără interferența luminii care nu trece prin panouri.
„Configurațiile similare prototipului nostru ar putea fi în prezent potrivite pentru aplicații la scară mai mică, cum ar fi grădinile comunitare, sau pentru integrarea în acoperișurile serelor, mai degrabă decât pentru implementarea imediată pe suprafețe agricole mari”, spune Ma Lu.
