Cercetătorii de la Universitatea Mälardalen din Suedia au testat panouri solare semitransparente, de culoare roz, care produc electricitate și lasă o parte din lumină să ajungă la plantele cultivate dedesubt. În experiment, culturile de broccoli de sub panouri au avut producții similare celor crescute în plin soare, însă au ajuns la maturitate cu 25 de zile mai târziu. Rezultatele sugerează că același teren ar putea fi folosit pentru agricultură și energie solară, dar sunt necesare teste suplimentare pentru a stabili eficiența și rentabilitatea sistemului, relatează Science Alert.
Plantele sunt primele „panouri solare” ale naturii și transformă foarte eficient lumina în energie, mai ales lumina roșie și albastră.
Dar dacă un panou solar ar putea funcționa alături de plante, captând lumina pe care acestea nu o folosesc și lăsând să treacă lungimile de undă din spectrul roșu și albastru?
Această posibilitate a fost testată într-un nou studiu de o echipă condusă de Silvia Ma Lu, de la Universitatea Mälardalen din Suedia. Cercetătorii au folosit panouri solare semitransparente, cu o nuanță roz, care permit anumitor lungimi de undă ale luminii să ajungă la plantele cultivate dedesubt și, în același timp, captează energie solară pentru a produce electricitate.
Echipa și-a prezentat prototipul în revista științifică Cell Reports Physical Science.
„Conceptul de bază este destul de simplu”, spune Ma Lu. „Panourile solare folosesc o parte din lumina solară incidentă pentru a genera electricitate din surse regenerabile, lăsând totodată o parte din lumină să treacă spre culturile de dedesubt.”
Potrivit cercetătoarei, lumina solară ar putea fi valorificată mai eficient dacă diferite porțiuni ale spectrului solar ar fi folosite separat pentru creșterea plantelor și pentru producerea de electricitate.
Totuși, panourile de culoare magenta testate în acest studiu reprezintă mai degrabă un prototip decât un produs final. Nuanța lor filtrează lumina din spectrul verde, însă, în prezent, energia acestei lumini nu este captată efectiv de celulele solare.
Experimentele sugerează însă că acest lucru ar putea deveni posibil în viitor.
Recolte similare, dar cu 25 de zile mai târziu
Ma Lu și echipa sa au ales broccoli pentru a testa aceste panouri.
Broccoli este o varietate a speciei Brassica oleracea, din care fac parte și numeroase alte plante cultivate comercial, printre care varza, conopida, kale, varza de Bruxelles și gulia. Dacă broccoli poate crește bine la umbra roz a panourilor solare, este posibil ca și celelalte varietăți ale aceleiași specii să se dezvolte în condiții similare.
Cercetătorii au amenajat trei parcele de câte 20 de metri pătrați pentru cultivarea plantelor de broccoli.
Pe una dintre parcele, plantele au fost cultivate în plin soare, pentru a oferi un reper de comparație privind creșterea „normală”, fără panouri solare.
Pe celelalte două parcele, plantele au crescut sub panouri solare magenta: pe una, panourile aveau o transparență de 50%, iar pe cealaltă, de 70%.
„Una dintre cele mai interesante constatări a fost cât de asemănătoare au fost rezultatele obținute pentru broccoli sub cele două sisteme de panouri solare, în ciuda nivelurilor diferite de transparență”, spune Ma Lu.
„Totuși, aceste rezultate sunt specifice condițiilor experimentului nostru și ar trebui confirmate prin teste desfășurate în alte sezoane de cultivare și cu alte configurații ale sistemelor.”
La recoltare, toate plantele de broccoli au avut producții similare, însă cele cultivate sub panourile magenta au avut nevoie de încă 25 de zile pentru a ajunge la maturitate.
Având în vedere că aceste plante au primit mult mai puțină lumină decât cele cultivate în plin soare, rezultatele indică o utilizare mai eficientă a luminii disponibile: de 4,5 ori mai eficientă sub panourile mai dense, cu o transparență de 50%, și de 2,8 ori mai eficientă sub cele cu o transparență de 70%.
Mai multă electricitate înseamnă mai puțină lumină pentru plante
Nuanța magenta nu este singurul element care modifică lumina ajunsă la plante.
Componenta activă a celulelor solare, telurura de cadmiu (CdTe), un material opac, este încorporată sub formă de benzi în panoul de sticlă.
Această dispunere permite, de fapt, luminii să treacă prin panou. Dacă benzile sunt amplasate mai aproape unele de altele, celulele pot capta mai multă lumină solară pentru a produce electricitate, însă la plantele de dedesubt ajunge mai puțină lumină.
Acest lucru ridică o întrebare interesantă: de ce trebuie ca panourile să fie magenta, dacă dispunerea benzilor de CdTe permite oricum trecerea luminii, indiferent de culoarea sticlei?
În realitate, nu este necesar. Sticla ar putea fi la fel de bine neutră, fără o nuanță colorată.
Aceste panouri magenta au fost concepute inițial pentru clădiri, pentru a conferi interiorului o lumină roz și a produce, în același timp, electricitate. Au fost folosite în experiment doar pentru că erau deja disponibile pe piață și puteau fi adaptate acestui scop.
Filtrul magenta permite trecerea luminii din două regiuni ale spectrului importante pentru creșterea plantelor: roșu și albastru. Lumina verde blocată de filtru nu este însă neapărat captată de celulele solare.
Prin urmare, studiul nu stabilește clar dacă dezvoltarea plantelor de broccoli a fost influențată de filtrul magenta în care sunt încorporate benzile de CdTe sau de cantitatea totală de lumină. În plus, acoperirea plantelor cu sticlă poate produce un efect de seră, pe care experimentul nu îl ia în calcul.
Vor fi necesare experimente mai detaliate pentru a determina separat influența fiecăruia dintre acești factori.
Totuși, deoarece panourile roz sunt deja disponibile pe piață, Ma Lu spune că acestea le-ar putea oferi gospodăriilor și grupurilor comunitare o modalitate accesibilă de a valorifica la maximum un spațiu restrâns.
„Configurații similare prototipului nostru ar putea fi potrivite în prezent pentru utilizări la scară mică, precum grădinile comunitare, sau pentru integrarea în acoperișurile serelor, mai degrabă decât pentru instalarea imediată pe suprafețe agricole mari”, spune ea.
Poate recolta să compenseze producția mai mică de electricitate?
Ideea de a filtra diferite regiuni ale spectrului luminos pentru a folosi energia în două scopuri distincte, cultivarea plantelor și producerea de electricitate, are sens în teorie. Totuși, pare că mai sunt necesare progrese pentru realizarea unui panou solar rentabil pentru utilizări comerciale la scară largă.
„Din punct de vedere ingineresc, obiectivul este valorificarea cât mai eficientă, în ansamblu, a luminii solare și a terenului”, explică Ramesh Rayudu, expert în ingineria sistemelor electroenergetice, care nu a participat la studiu.
În cadrul experimentului, celulele solare magenta au produs aproximativ 224,7 MWh de electricitate pe hectar pe durata perioadei de cultivare, cu aproximativ 100 MWh pe hectar mai puțin decât panourile solare convenționale de dimensiuni similare.
„În funcție de valoarea electricității și de prețul de vânzare al broccoliului, pentru a compensa valoarea electricității neproduse ar putea fi necesară o producție suplimentară de aproximativ 1,2 până la 3,2 tone de broccoli pe hectar”, spune Rayudu.
„Întrebarea esențială este dacă panourile solare care selectează anumite lungimi de undă, cu toată complexitatea lor suplimentară, aduc un câștig agricol suficient pentru a compensa producția mai mică de electricitate. Aceasta este comparația pe care aș vrea să o văd în continuare.”
Editor : Ș.A.
About the Author
