Mobile-Menu

Agrivoltaika Brokuły dobrze rosną pod panelami słonecznymi w kolorze magenta

Źródło: Cell Press | Tłumaczenie wykonane przez sztuczną inteligencję 4 min Czas czytania

Jak wykazały szwedzkie badania terenowe, półprzezroczyste panele słoneczne w kolorze magenta wytwarzały energię elektryczną, pozwalając jednocześnie brokułom osiągnąć rozmiar zbliżony do roślin uprawianych w pełnym słońcu. Rośliny te efektywniej wykorzystywały światło słoneczne, ale ich dojrzewanie trwało o 25 dni dłużej, co wskazuje na kompromis związany z systemami agrivoltaicznymi.

Brokuły rosnące pod półprzezroczystymi, kolorowymi panelami słonecznymi w ośrodku eksperymentalnym na gospodarstwie Kärrbo Prästgård w Szwecji.(Źródło: Silvia Ma Lu)
Brokuły rosnące pod półprzezroczystymi, kolorowymi panelami słonecznymi w ośrodku eksperymentalnym na gospodarstwie Kärrbo Prästgård w Szwecji.
(Źródło: Silvia Ma Lu)

Badania opublikowane 2 października w czasopiśmie „Cell Reports Physical Science” wydawnictwa Cell Press wykazały, że uprawa brokułów pod panelami słonecznymi w kolorze magenta pomogła roślinom efektywniej wykorzystywać światło słoneczne w porównaniu z roślinami uprawianymi na otwartej przestrzeni. Naukowcy wykorzystali specjalnie zaprojektowane, półprzezroczyste panele słoneczne do wytwarzania energii elektrycznej, jednocześnie wzmacniając fale świetlne o długościach w zakresie niebieskiego i czerwonego światła, aby przyspieszyć wzrost brokułów. Uprawy prowadzone przy użyciu tych paneli wykazały 4,5-krotny wzrost efektywności wykorzystania światła słonecznego i ostatecznie osiągnęły rozmiary porównywalne z tradycyjnymi brokułami, choć ich dojrzewanie trwało o 25 dni dłużej. Panele słoneczne stanowią potencjalne narzędzie dla rolników, pozwalające na pozyskiwanie energii odnawialnej przy jednoczesnym utrzymaniu plonów.

„Podstawowa koncepcja jest dość prosta” – mówi autorka Silvia Ma Lu z Uniwersytetu Mälardalen w Västerås w Szwecji. „Panele słoneczne wykorzystują część padającego światła słonecznego do wytwarzania energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych, jednocześnie przepuszczając część światła do upraw rosnących pod nimi. Szerszym celem jest zbadanie, czy światło słoneczne można wykorzystać bardziej efektywnie poprzez przeznaczenie różnych części widma słonecznego na wzrost upraw i wytwarzanie energii elektrycznej”.

Wykorzystanie tradycyjnych paneli słonecznych na polach uprawnych pozwala rolnikom wytwarzać energię elektryczną ze źródeł odnawialnych na terenach, gdzie jest już dostępna duża ilość miejsca, a jednocześnie chroni rośliny przed nadmiernym nasłonecznieniem i ekstremalnymi warunkami pogodowymi, takimi jak grad lub ulewne deszcze. Jednak ponieważ tradycyjne ciemnoniebieskie panele są zazwyczaj nieprzezroczyste, mogą rzucać zbyt duży cień, zmniejszając plony niektórych upraw — co można złagodzić dzięki zastosowaniu półprzezroczystych i kolorowych paneli.

„Nie ma jednego projektu instalacji agrivoltaicznej, który sprawdziłby się optymalnie wszędzie” – mówi Ma Lu. „Potrzebne są dalsze badania, aby zrozumieć, jak różne uprawy reagują na różne konfiguracje systemów i warunki klimatyczne, oraz aby zaprojektować systemy, które zapewnią równowagę między produkcją rolną a wytwarzaniem energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych”.

Aby posunąć te badania do przodu, Ma Lu i jego współpracownicy postanowili skupić się na brokułach – bardzo odżywczej roślinie uprawnej, popularnej na całym świecie i dobrze dostosowanej do klimatu ich stanowiska eksperymentalnego na farmie w Szwecji. Naukowcy zbudowali dwa systemy o wymiarach 20 metrów na 20 metrów, wykonane z półprzezroczystych paneli słonecznych w kolorze magenta o różnym stopniu przezroczystości, co pozwalało na dopływ różnej ilości światła słonecznego do uprawianych pod nimi roślin. Na trzeciej działce rośliny brokułów były w pełni wystawione na działanie słońca.

Przez cały sezon wegetacyjny 2024 roku zespół porównywał brokuły na poszczególnych poletkach, monitorując warunki środowiskowe, w tym temperaturę powietrza, wilgotność względną i wilgotność gleby, a także plony, skład odżywczy oraz wydajność fotosyntezy roślin.

„Jednym z najciekawszych wniosków było to, jak podobne wyniki osiągały brokuły w obu systemach paneli słonecznych, pomimo ich różnego stopnia przezroczystości” – mówi Ma Lu, zaznaczając, że panele słoneczne o większej gęstości ogniw fotowoltaicznych mogą wytwarzać więcej energii elektrycznej. „Wyniki te odnoszą się jednak konkretnie do warunków naszych eksperymentów i powinny zostać zweryfikowane w kolejnych sezonach wegetacyjnych oraz przy różnych konfiguracjach systemów”.

Dodała, że systemy przetestowane w ramach tego badania są prototypami badawczymi i konieczne są dalsze badania na większą skalę oraz w ciągu wielu sezonów wegetacyjnych. Gdyby technologię tę wdrożono na większą skalę do użytku komercyjnego, energia elektryczna wytwarzana z upraw mogłaby w zasadzie zasilać urządzenia rolnicze, takie jak systemy nawadniające, maszyny lub systemy chłodzenia i przechowywania, albo mogłaby być dostarczana do sieci energetycznej. Mogłoby to obniżyć rachunki rolników za energię elektryczną, a nawet zapewnić im dodatkowe źródło dochodu.

Zapisz się do newslettera już teraz

Nie przegap naszych najlepszych treści

Klikając „Zapisz się do newslettera”, wyrażam zgodę na przetwarzanie i wykorzystywanie moich danych zgodnie z formularzem zgody (rozwiń, aby poznać szczegóły) i akceptuję warunki korzystania. Więcej informacji znajdziesz w naszej polityce prywatności. Wyrażenie zgody dotyczy w szczególności przesyłania biuletynów redakcyjnych drogą elektroniczną oraz łączenia danych w celach marketingowych z wybranymi partnerami reklamowymi (np. LinkedIn, Google, Meta).

Rozwiń, aby poznać szczegóły Twojej zgody

Ma Lu i współpracownicy rozpoczęli już dalszą ocenę paneli w kolorze magenta, a także czerwonych i niebieskich, testując je w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych, bez zakłóceń ze strony światła, które nie jest filtrowane przez panele.

„Konfiguracje podobne do naszego prototypu mogą obecnie nadawać się raczej do zastosowań na mniejszą skalę, takich jak ogrody społecznościowe, lub do wbudowania w dachy szklarni, a nie do natychmiastowego wdrożenia na dużych obszarach rolniczych” – mówi Ma Lu.

Artykuł oryginalny: Ocena wydajności gruntów przy wykorzystaniu półprzezroczystych, kolorowych cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych CdTe oraz uprawy brokułów w systemach agrivoltaicznych; Cell Reports Physical Science; DOI:10.1016/j.xcrp.2026.103555

Powiązane treści