Onderzoekers hebben aangetoond dat het gebruik van getinte, doorschijnende zonnepanelen tegelijkertijd elektriciteit kan opwekken en voedzame gewassen kan produceren, wat leidt tot hogere inkomensvooruitzichten voor boeren en een maximaal gebruik van landbouwgrond.
Door boeren in staat te stellen hun investeringsportefeuilles te diversifiëren, zou dit nieuwe systeem financiële bescherming kunnen bieden tegen schommelingen in marktprijzen of veranderingen in de vraag, en de risico's die verband houden met onbetrouwbaarheid van het klimaat verminderen. Op grotere schaal kan het de capaciteit van de zonne-energievoorziening aanzienlijk vergroten om elektriciteit op te wekken zonder de landbouwproductie te beïnvloeden.
Dit is' niet de eerste keer dat semi-transparante zonnepanelen zijn gebruikt om tegelijkertijd gewassen en elektriciteit te produceren, een techniek die bekend staat als agrophotovoltaics. Maar in een nieuwe aanpassing gebruikten de onderzoekers oranje getinte panelen om het meeste te halen uit de golflengten (of kleuren) van het licht dat er doorheen zou kunnen gaan.
Getinte zonnepanelen absorberen blauwe en groene golflengten om elektriciteit op te wekken. Oranje en rode golflengten passeren, waardoor de planten eronder kunnen groeien. Terwijl gewassen die in standaard landbouwsystemen worden gekweekt, minder dan de helft van hun totale licht ontvangen, zijn de kleuren die door de panelen gaan het meest geschikt voor hun groei.
“Voor een hoogwaardig gewas als basilicum compenseert de waarde van elektriciteitsopwekking gewoon het verlies aan biomassaproductie van getinte zonnepanelen. Wanneer gewassen zoals spinazie echter van lagere waarde zijn, heeft dit aanzienlijke financiële voordelen. Dit hoofdonderzoeker Dr. Paolo Bombelli van de Universiteit van Cambridge's Department of Biochemistry zei.
Onder normale groeiomstandigheden is de gecombineerde waarde van spinazie en elektriciteit geproduceerd met een getint landbouw-PV-systeem 35% hoger dan alleen spinazie. Ter vergelijking: de totale financiële winst voor op deze manier geteelde basilicum is slechts 2,5%. Voor de berekening wordt uitgegaan van de huidige marktprijzen: Basil verkoopt voor ongeveer vijf keer zoveel als spinazie. De waarde van de geproduceerde elektriciteit wordt berekend in de veronderstelling dat deze zal worden verkocht aan het Italiaanse nationale elektriciteitsnet, dat het onderzoek heeft uitgevoerd.
& quot;Onze berekeningen zijn een vrij conservatieve schatting van de totale financiële waarde van het systeem. Als boeren elektriciteit van het nationale elektriciteitsnet zouden kopen om hun huizen te laten draaien, zouden de voordelen zelfs groter zijn," zei professor Christopher Howe, Universiteit van Californië, VS. De afdeling Biochemie van de Universiteit van Cambridge' nam ook deel aan het onderzoek.
Uit de studie bleek dat basilicum geteeld onder getinte zonnepanelen een 15 procent lagere verkoopbare opbrengst had en spinazie ongeveer 26 procent lager dan normale groeiomstandigheden. Spinaziewortels groeien echter veel minder dan stengels en bladeren: er is minder licht beschikbaar en de plant steekt energie in de groei"bio-zonnepanelen" het licht te vangen.
Laboratoriumanalyse van spinazie en basilicumbladeren die onder de platen waren gekweekt, toonden aan dat beide hogere eiwitconcentraties hadden. De onderzoekers denken dat planten extra eiwitten kunnen produceren om hun vermogen tot fotosynthese onder verminderde lichtomstandigheden te vergroten. Om het verminderde licht op te vangen, produceert spinazie langere stelen die het oogsten gemakkelijker maken door de bladeren van de grond te tillen.
“Vanuit het oogpunt van een boer is het gunstig als je bladgroente grotere bladeren heeft, het eetbare deel van de plant dat verkocht kan worden. Aangezien de wereldwijde vraag naar eiwitten blijft groeien, is het mogelijk om het eiwitgehalte in plantaardige gewassen te verhogen. Content-technologie zou ook zeer gunstig zijn.”
De hoofdauteur van de studie', Dr. Eleanor Thompson van de Universiteit van Greenwich, zei:"Met zoveel gewassen die momenteel onder een soort transparant deksel groeien, is er geen landverlies voor extra energieproductie gebruik van gekleurde zonnepanelen."
Alle groene planten zetten licht van de zon om in chemische energie die hun groei voedt door middel van fotosynthese. De experimenten zijn uitgevoerd in Italië met twee proefgewassen. Spinazie (Spinacia oleracea) vertegenwoordigt een wintergewas: het groeit met minder zonlicht en verdraagt koud weer. Basilicum (Ocimum basilicum) staat voor een zomergewas dat veel licht en hogere temperaturen vraagt.
De onderzoekers bespreken momenteel verdere proeven met het systeem om te zien hoe goed het systeem werkt op andere gewassen, en hoe telen onder voornamelijk rood en oranje licht de gewassen op moleculair niveau beïnvloedt.