أظهر الباحثون أن استخدام الألواح الشمسية الشفافة والمظللة يمكن أن يولد الكهرباء في نفس الوقت وينتج محاصيل مغذية ، مما يؤدي إلى احتمالات دخل أعلى للمزارعين وتعظيم استخدام الأراضي الزراعية.
من خلال السماح للمزارعين بتنويع محافظهم الاستثمارية ، يمكن لهذا النظام الجديد أن يوفر الحماية المالية من تقلبات أسعار السوق أو التغيرات في الطلب ، ويخفف من المخاطر المرتبطة بعدم موثوقية المناخ. على نطاق أوسع ، يمكن أن تزيد بشكل كبير من قدرة إمداد الطاقة الشمسية لتوليد الكهرباء دون التأثير على الإنتاج الزراعي.
هذه ليست المرة الأولى التي يتم فيها استخدام الألواح الشمسية شبه الشفافة لإنتاج المحاصيل والكهرباء في نفس الوقت ، وهي تقنية تُعرف باسم الخلايا الكهروضوئية. لكن في تعديل جديد ، استخدم الباحثون ألواحًا برتقالية اللون لتحقيق أقصى استفادة من الأطوال الموجية (أو الألوان) للضوء الذي قد يمر عبرها.
تمتص الألواح الشمسية الملونة موجات زرقاء وخضراء لتوليد الكهرباء. تمر الأطوال الموجية البرتقالية والحمراء ، مما يسمح للنباتات أدناه بالنمو. بينما تتلقى المحاصيل المزروعة في أنظمة الزراعة القياسية أقل من نصف ضوءها الإجمالي ، فإن الألوان التي تمر عبر الألواح هي الأنسب لنموها.
بالنسبة لمحصول عالي القيمة مثل الريحان ، فإن قيمة توليد الكهرباء تعوض ببساطة خسارة إنتاج الكتلة الحيوية من الألواح الشمسية الملونة. ومع ذلك ، عندما تكون المحاصيل مثل السبانخ ذات قيمة أقل ، فإن هذا له مزايا مالية كبيرة. قال هذا الباحث الرئيسي الدكتور باولو بومبيلي من جامعة كامبريدج&# 39 ؛ ق قسم الكيمياء الحيوية.
في ظل ظروف النمو العادية ، تكون القيمة المجمعة للسبانخ والكهرباء المنتجة باستخدام نظام الكهروضوئية الزراعية الملوَّنة أعلى بنسبة 35٪ من زراعة السبانخ وحدها. وبالمقارنة ، فإن إجمالي الربح المالي للريحان المزروع بهذه الطريقة هو 2.5٪ فقط. يستخدم الحساب أسعار السوق الحالية: يبيع الريحان بحوالي خمسة أضعاف ما يبيعه السبانخ. يتم حساب قيمة الكهرباء المنتجة بافتراض بيعها للشبكة الوطنية الإيطالية التي أجرت الدراسة.
& مثل ؛ حساباتنا هي تقدير متحفظ إلى حد ما للقيمة المالية الإجمالية للنظام. في الواقع ، إذا اشترى المزارعون الكهرباء من الشبكة الوطنية لإدارة منازلهم ، فستكون الفوائد أكبر ،&مثل ؛ قال الأستاذ كريستوفر هاو ، جامعة كاليفورنيا ، الولايات المتحدة الأمريكية. كما شارك قسم الكيمياء الحيوية بجامعة كامبريدج&في البحث.
ووجدت الدراسة أن الريحان الذي ينمو تحت الألواح الشمسية الملونة كان له عائد تسويقي أقل بنسبة 15 في المائة وأن السبانخ أقل بنحو 26 في المائة من ظروف النمو العادية. ومع ذلك ، جذور السبانخ تنمو أقل بكثير من السيقان والأوراق: يتوفر ضوء أقل ، والنبات يضع الطاقة في النمو&مثل ؛ الألواح الشمسية الحيوية&مثل ؛ لالتقاط الضوء.
أظهر التحليل المختبري لأوراق السبانخ والريحان المزروعة تحت الألواح أن كلاهما يحتوي على تركيزات أعلى من البروتين. يعتقد الباحثون أن النباتات قد تنتج بروتينات إضافية لتعزيز قدرتها على التمثيل الضوئي في ظل ظروف الإضاءة المنخفضة. لاستيعاب الضوء المنخفض ، ينتج السبانخ سيقانًا أطول تجعل الحصاد أسهل عن طريق رفع الأوراق من التربة.
"من وجهة نظر المزارع ، من المفيد أن يكون للخضروات الورقية أوراق أكبر ، الجزء الصالح للأكل من النبات الذي يمكن بيعه. مع استمرار نمو الطلب العالمي على البروتين ، من الممكن زيادة البروتين في المحاصيل النباتية ، كما أن تكنولوجيا المحتوى ستكون مفيدة للغاية ".
قال المؤلف الرئيسي للدراسة&، الدكتور إليانور طومسون من جامعة غرينتش:&مثل ؛ مع وجود العديد من المحاصيل التي تنمو حاليًا تحت نوع من الغطاء الشفاف ، لا توجد خسارة في الأرض لإنتاج طاقة إضافية باستخدام الألواح الشمسية الملونة.&مثل ؛
جميع النباتات الخضراء تحول الضوء من الشمس إلى طاقة كيميائية تغذي نموها من خلال عملية التمثيل الضوئي. أجريت التجارب في إيطاليا باستخدام محصولين اختباريين. يمثل السبانخ (Spinacia oleracea) محصولًا شتويًا: فهو ينمو مع القليل من ضوء الشمس ويتحمل الطقس البارد. يمثل الريحان (Ocimum basilicum) محصولًا صيفيًا يتطلب الكثير من الضوء ودرجات حرارة أعلى.
يناقش الباحثون حاليًا المزيد من التجارب للنظام لمعرفة مدى جودة عمل النظام على المحاصيل الأخرى ، وكيف يؤثر النمو تحت الضوء الأحمر والبرتقالي بشكل أساسي على المحاصيل على المستوى الجزيئي.