Фото: із відкритих джерел
Дослідники з Університету Мелардален (Швеція) у польовому випробуванні показали, що броколі під напівпрозорими сонячними панелями з магентовим відтінком використовувало сонячне світло приблизно у 4,5 раза ефективніше, ніж на відкритому полі. Водночас рослини дозрівали на 25 днів пізніше, а генерація електроенергії з гектара була нижчою, ніж у звичайних панелей.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на сайт Global Agriculture.
У Вестеросі (Швеція) команда Університету Мелардален провела польове випробування напівпрозорих сонячних панелей із кольоровою фільтрацією світла для агровольтаїки. За результатами, опублікованими 2 жовтня в журналі Cell Reports Physical Science, броколі, вирощене під панелями з магентовим відтінком, використовувало сонячне світло приблизно у 4,5 раза ефективніше, ніж броколі на відкритих ділянках.
Дослідження очолювала дослідниця Silvia Ma Lu. Автори розглядають підхід як спосіб зменшити конкуренцію за землю між розширенням сонячної генерації та виробництвом продовольства: частину спектра спрямовують на потреби рослин, а частину — на виробництво електроенергії.
Як працює спектральна фільтрація
У випробуванні використали тонкоплівкові фотоелементи на основі телуриду кадмію (cadmium telluride). Панелі «налаштовані» на фільтрацію сонячного світла за кольором: вони пропускають до рослин переважно червоні та сині довжини хвиль — ті частини спектра, які рослини найбільше використовують у фотосинтезі — і водночас перехоплюють частину світла для генерації електроенергії.
Команда тестувала варіанти панелей магентового, червоного та синього відтінків. Найвиразніший результат для броколі дали саме магентові панелі: у матеріалі зазначено, що вони переважно «відсікають» зелене світло, яке сонячні елементи використовують менш ефективно.
Компроміси: строки достигання та електрогенерація
Автори підкреслюють, що ефект має і зворотний бік. Броколі під магентовими панелями потребувало додаткових 25 днів, щоб досягти збиральної стиглості, порівняно з рослинами під повним сонячним освітленням. Водночас у підсумку культура досягала зіставного розміру.
Ще один компроміс — енергетичний. За даними публікації, такі панелі генерували приблизно на 100 МВт·год менше електроенергії з гектара на рік, ніж звичайні (нефільтровані) панелі на тій самій площі. Це відображає логіку підходу: частину спектра навмисно «віддають» рослинам, а не перетворюють на електроенергію.
Незалежний експерт, якого цитують у висвітленні дослідження, Ramesh Rayudu звернув увагу, що ключове комерційне питання — чи перекриє додаткова аграрна цінність, отримана під панелями, втрати від недогенерації електроенергії. У матеріалі зазначено, що відповідь залежатиме від культури, ціни електроенергії та місцевого клімату.
Що це означає для агровольтаїки
У публікації наголошується, що робота перебуває на ранній стадії невеликого польового випробування, а реакція броколі під кольоровими панелями не обов’язково прямо переноситься на інші культури з іншими потребами до світла та тривалістю вегетації. Окремо вказано, що для комерційного впровадження доведеться враховувати вищу вартість виробництва кольорових тонкоплівкових елементів порівняно зі стандартними панелями — питання, яке саме дослідження не розв’язує.
Водночас автори позиціонують результат як конкретну, перевірену цифру ефективності, яку розробники агровольтаїчних рішень можуть порівнювати з іншими культурами та кліматичними умовами, а не покладатися лише на «тіньові» конструкції, де зменшення генерації електроенергії може бути більшим за аграрний ефект.
Технічні характеристики та параметри
- Локація польового випробування: Вестерос, Швеція.
- Установа: Університет Мелардален (Mälardalen University).
- Культура: броколі.
- Тип панелей: напівпрозорі тонкоплівкові фотоелементи на основі телуриду кадмію (CdTe) зі спектральною фільтрацією.
- Варіанти кольору панелей у тесті: магента, червоний, синій.
- Заявлений ефект для броколі під магентовими панелями: використання сонячного світла приблизно у 4,5 раза ефективніше, ніж у відкритому полі.
- Затримка достигання під магентовими панелями: +25 днів до збиральної стиглості (порівняно з повним сонячним освітленням).
- Втрати генерації електроенергії: приблизно на 100 МВт·год/га на рік менше, ніж у звичайних нефільтрованих панелей на тій самій площі.
- Дата публікації результатів у журналі: 2 жовтня (Cell Reports Physical Science).