Pētnieki ir pierādījuši, ka tonētu, caurspīdīgu saules paneļu izmantošana var vienlaikus ražot elektrību un ražot barojošus kultūraugus, kā rezultātā lauksaimniekiem ir lielākas ienākumu izredzes un tiek maksimāli izmantota lauksaimniecības zemes izmantošana.
Ļaujot lauksaimniekiem diversificēt savus ieguldījumu portfeļus, šī jaunā sistēma varētu nodrošināt finansiālu aizsardzību pret tirgus cenu svārstībām vai pieprasījuma izmaiņām un mazināt riskus, kas saistīti ar klimata neuzticamību. Plašākā mērogā tas var ievērojami palielināt saules enerģijas piegādes jaudu, lai ražotu elektroenerģiju, neietekmējot lauksaimniecisko ražošanu.
Šī nav pirmā reize, kad daļēji caurspīdīgi saules paneļi tiek izmantoti, lai vienlaikus ražotu kultūraugus un elektrību, metodi, kas pazīstama kā agrofotoelementi. Bet jaunā adaptācijā pētnieki izmantoja oranžus tonētus paneļus, lai maksimāli izmantotu gaismas viļņu garumus (vai krāsas), kas varētu iziet caur tiem.
Tonēti saules paneļi absorbē zilus un zaļus viļņu garumus, lai ražotu elektrību. Apelsīnu un sarkano viļņu garumi iet cauri, ļaujot augt zemāk esošajām augiem. Lai gan standarta lauksaimniecības sistēmās audzētās kultūras saņem mazāk nekā pusi no to kopējās gaismas, krāsas, kas iet caur paneļiem, ir tās, kas vislabāk piemērotas to augšanai.
"Tādai augstvērtīgai kultūrai kā baziliks elektroenerģijas ražošanas vērtība vienkārši kompensē biomasas ražošanas zudumu no tonētiem saules paneļiem. Tomēr, ja kultūraugiem, piemēram, spinātiem, ir zemāka vērtība, tam ir ievērojamas finansiālas priekšrocības. Teica Kembridžas Universitātes Bioķīmijas katedras vadošais pētnieks Dr. Paolo Bombelli.
Normālos augšanas apstākļos spinātu un elektroenerģijas, kas ražota, izmantojot tonētu lauksaimniecības FE sistēmu, kopējā vērtība ir par 35 % lielāka nekā tikai spinātu audzēšanai. Salīdzinājumam, kopējais finansiālais ieguvums bazilikam, kas audzēts šādā veidā, ir tikai 2,5%. Aprēķinā tiek izmantotas pašreizējās tirgus cenas: Baziliks pārdod apmēram piecas reizes vairāk nekā spināti. Saražotās elektroenerģijas vērtību aprēķina, pieņemot, ka tā tiks pārdota Itālijas valsts tīklam, kas veica pētījumu.
"Mūsu aprēķini ir diezgan konservatīva sistēmas kopējās finansiālās vērtības aplēse. Patiesībā, ja lauksaimnieki pirktu elektrību no valsts tīkla, lai darbinātu savas mājas, ieguvumi būtu lielāki," sacīja profesors Kristofers Hovs, Kalifornijas Universitāte, ASV. Pētījumā piedalījās arī Kembridžas Universitātes Bioķīmijas katedra.
Pētījumā tika konstatēts, ka bazilikā, kas audzēts zem tonētiem saules paneļiem, bija par 15 procentiem zemāka tirgojamā raža un spināti bija par aptuveni 26 procentiem zemāki nekā parastajos augšanas apstākļos. Tomēr spinātu saknes aug daudz mazāk nekā stublāji un lapas: ir pieejams mazāk gaismas, un iekārta liek enerģiju augošiem "bio-saules paneļiem", lai uztvertu gaismu.
Zem plāksnēm audzēto spinātu un bazilika lapu laboratoriskās analīzes liecināja, ka abās ir augstāka olbaltumvielu koncentrācija. Pētnieki uzskata, ka augi var ražot papildu olbaltumvielas, lai uzlabotu to spēju fotosintēzēt samazinātos gaismas apstākļos. Lai pielāgotos samazinātajai gaismai, spināti ražo garākus stublājus, kas atvieglo ražas novākšanu, paceļot lapas no augsnes.
"No zemnieka viedokļa ir izdevīgi, ja jūsu lapu zaļumiem ir lielākas lapas, ēdamā auga daļa, ko var pārdot. Tā kā globālais pieprasījums pēc olbaltumvielām turpina pieaugt, ir iespējams palielināt olbaltumvielas augu kultūrās Arī satura tehnoloģija būtu ļoti izdevīga."
Pētījuma galvenā autore Dr. Eleonora Tompsone no Griničas Universitātes sacīja: " Tā kā pašlaik tik daudz kultūraugu aug zem kaut kāda caurspīdīga seguma, nav zemes zudumu papildu enerģijas ražošanai, izmantojot krāsainus saules paneļus. "
Visi zaļie augi pārvērš gaismu no saules ķīmiskajā enerģijā, kas veicina to augšanu fotosintēzes ceļā. Eksperimenti tika veikti Itālijā, izmantojot divas testa kultūras. Spināti (Spinacia oleracea) ir ziemas kultūra: tā aug ar mazāku saules gaismu un pieļauj aukstu laiku. Baziliks (Ocimum basilicum) ir vasaras kultūra, kas prasa daudz gaismas un augstāku temperatūru.
Pētnieki pašlaik apspriež turpmākus sistēmas izmēģinājumus, lai redzētu, cik labi sistēma darbojas uz citām kultūrām un kā audzēšana galvenokārt sarkanā un oranžā gaismā ietekmē kultūraugus molekulārā līmenī.