Universitatea Mälardalen din Suedia a efectuat teste cu panouri solare semitransparente, de nuanță roz, capabile să genereze electricitate și să permită trecerea unei porțiuni de lumină către culturile situate sub ele. În cadrul experimentei, brocoli crescuți sub aceste panouri au obținut producții comparabile cu cele obținute în condiții de soare liber, însă au atins maturitatea cu 25 de zile în urmă. Concluziile indică faptul că același teren ar putea servi atât pentru agricultură, cât și pentru producție de energie solară, însă sunt necesare investigații suplimentare pentru a evalua eficiența și profitabilitatea sistemului, conform Science Alert.
Plantele constituie primele „panouri solare” ale naturii, transformând cu mare eficiență lumina în energie, în special în culorile roșie și albastră.
Însă, dacă un panou solar ar putea funcționa în paralel cu plantele, absorbând lumina pe care acestea nu o exploatează și lăsând să treacă lungimile de undă din spectrul roșu și albastru?
Citește șiMagneții de frigider și factura la curent: răspunsul surprinzător
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.
În publicația științifică Cell Reports Physical Science, echipa a expus prototipul.
„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.”
Conform cercetătoarei, utilizarea luminii solare ar putea fi optimizată mai eficient dacă porțiuni distincte ale spectrului solar ar fi alocate separat pentru cultivarea plantelor și pentru generarea de electricitate.
panourile testate în acest studiu, având nuanța magenta, se prezintă mai mult ca un prototip decât ca un produs final. Această nuanță filtrează lumina verde, însă, în prezent, energia acestei lumini nu este captată de celulele solare.
Testele efectuate sugerează, totuși, că această situație ar putea fi realizată în viitor.
Coseșe comparabile, dar cu 25 de zile mai târziu.
Ma Lu și echipa sa au decis să utilizeze broccoli ca subiect de testare pentru aceste panouri.
Brassica oleracea include broccoli, o varietate a acestei specii. Printre alte plante cultivate comercial se numără varza, conopida, kale, varza de Bruxelles și gulia. Dacă broccoli poate crește bine sub umbră roz a panourilor solare, este posibil ca și celelalte varietăți ale aceleiași specii să se dezvolte în condiții similare.
3 terenuri, fiecare cu 20 metri pătrați, au fost pregătite de cercetători pentru cultură de broccoli.
Pe o dintre parcele, plantele au fost cultivate sub soare intens, pentru a stabili un reper de comparație al creșterii „normală” fără panouri solare.
În cele două parcele rămase, plantele au prosperat sub panouri solare de culoare magenta: pe una, transparența panourilor era 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”
conform 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 momentul recoltei, toate culturile de broccoli au prezentat producții comparabile, însă plantele cultivate sub panourile magenta au necesitat încă 25 de zile pentru a atinge maturitatea.
În contextul în care aceste plante au primit semnificativ mai puțină lumină decât cele cultivate în soare direct, rezultatele arată că utilizarea luminii este mai eficientă: sub panourile cu densitate crescută și transparență de 50%, eficiența crește cu 4,5 ori, iar sub panourile cu transparență de 70%, creșterea este de 2,8 ori.
Creșterea producției de electricitate duce la o reducere a cantității de lumină pe care plantele o pot primi.
Nu reprezintă singurul factor ce modifică lumina care ajunge la plante, nu doar magenta.
În celulele solare, materialul opac telurura de cadmiu (CdTe) acționează ca componentă activă și este integrat în panoul de sticlă sub forma unor benzi.
Această configurație permite luminii să treacă prin panou. Dacă benzile sunt plasate mai aproape una de cealaltă, celulele pot absorbi mai multă lumină solară pentru a genera electricitate, însă plantele de dedesubt primesc mai puțin lumină.
Acest fapt generează o întrebare captivantă: de ce este necesar ca panourile să adopte nuanța magenta, dacă aranjamentul benzilor de CdTe asigură deja trecerea luminii, indiferent de culoarea sticlei?
De fapt, nu este indispensabil. Sticla poate fi la fel de eficientă dacă rămâne neutră, fără a avea o nuanță colorată.
Aceste panouri de culoare magenta au fost inițial proiectate pentru clădiri, cu scopul de a oferi interiorului o lumină roz și de a genera electricitate simultan. Ele au fost utilizate în cadrul experimentului doar pentru că erau deja comercializate și se puteau adapta la acest scop.
Filtrul magenta permite trecerea luminii din două regiuni ale spectrului, vitale pentru creșterea plantelor: roșu și albastru. Lumina verde, blocată de filtru, nu este neapărat captată de celulele solare.
Studiul nu confirmă în mod clar dacă creșterea plantelor de broccoli a fost influențată de filtrul magenta ce conține benzile de CdTe sau de cantitatea totală de lumină. În plus, acoperirea plantelor cu sticlă poate genera un efect de seră, iar experimentul nu ia în considerare acest aspect.
Se vor necesita experimente suplimentare pentru a evalua în mod independent influenta fiecărui factor în parte.
În ciuda altor aspecte, deoarece panourile roz se găsesc deja pe piață, Ma Lu afirmă că acestea ar putea oferi gospodăriilor și grupurilor comunitare o soluție accesibilă pentru a exploata la potențialul maxim un spațiu limitat.
„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 acopere producția scăzută de electricitate?
Conceptul de a separa porțiuni ale spectrului luminos pentru a exploata energia în două direcții distincte, creșterea plantelor și generarea de electricitate, este teoretic viabil. Cu toate acestea, se pare că trebuie realizate progrese suplimentare pentru a obține un panou solar profitabil în scopuri 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 experiment, celulele solare de culoare magenta au generat în medie 224,7 MWh de energie electrică pe hectar pe parcursul perioadei de cultivare, fiind cu aproximativ 100 MWh pe hectar sub nivelul panourilor 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.”
COMENTARII / 0