Μπορεί μια καλλιέργεια να συνεχίσει να αποδίδει ενώ πάνω από τα φυτά παράγονται ταυτόχρονα και μεγάλες ποσότητες ηλιακής ενέργειας; Ένα πείραμα στη Σουηδία δείχνει ότι αυτό είναι πιθανό, τουλάχιστον στην περίπτωση του μπρόκολου. Ερευνητές καλλιέργησαν το λαχανικό κάτω από ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ σε μοβ χρώμα, τα οποία επέτρεπαν να περνά μέρος του ηλιακού φωτός προς τα φυτά, ενώ παράλληλα παρήγαγαν ηλεκτρική ενέργεια. Το μπρόκολο που αναπτύχθηκε κάτω από τα πάνελ έφτασε τελικά σε παρόμοιο μέγεθος με εκείνο που καλλιεργήθηκε σε πλήρη ηλιοφάνεια, αν και χρειάστηκε 25 ημέρες περισσότερες για να ωριμάσει. Η μελέτη πραγματοποιήθηκε από ερευνητές του Πανεπιστημίου Mälardalen στη Σουηδία σε αγρόκτημα της χώρας κατά την καλλιεργητική περίοδο του 2024. Η ομάδα δημιούργησε δύο πειραματικές εγκαταστάσεις, διαστάσεων 20 επί 20 μέτρων, με ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά πάνελ διαφορετικού βαθμού διαπερατότητας και τις συνέκρινε με μια τρίτη έκταση όπου το μπρόκολο αναπτυσσόταν χωρίς πάνελ. Στόχος ήταν να διαπιστωθεί εάν η ίδια έκταση μπορεί να αξιοποιηθεί ταυτόχρονα για παραγωγή τροφίμων και ανανεώσιμης ενέργειας, χωρίς η μία δραστηριότητα να ακυρώνει την άλλη.
Η ιδέα πίσω από τα μοβ πάνελ βασίζεται στο γεγονός ότι τα φυτά δεν αξιοποιούν όλες τις περιοχές του ηλιακού φάσματος με τον ίδιο τρόπο. Τα συγκεκριμένα πάνελ είναι σχεδιασμένα ώστε να μεταβάλλουν το φως που φτάνει στα φυτά, επιτρέποντας μεγαλύτερη διέλευση συγκεκριμένων μηκών κύματος, μεταξύ άλλων του μπλε και του κόκκινου φωτός που είναι σημαντικά για τη φωτοσύνθεση, ενώ ένα μέρος της ηλιακής ακτινοβολίας αξιοποιείται για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.
Το αποτέλεσμα ήταν ιδιαίτερα ενδιαφέρον επειδή τα φυτά κάτω από τα πάνελ δέχονταν πολύ λιγότερη ακτινοβολία από τα φυτά της υπαίθρου, αλλά χρησιμοποιούσαν το διαθέσιμο φως πολύ πιο αποδοτικά. Στο σύστημα με τη χαμηλότερη διαπερατότητα η αποδοτικότητα αξιοποίησης της ακτινοβολίας ήταν 4,5 φορές υψηλότερη από εκείνη της καλλιέργειας σε πλήρη ηλιοφάνεια, ενώ στο δεύτερο σύστημα ήταν 2,8 φορές υψηλότερη. Παρά τη σημαντικά διαφορετική ποσότητα φωτός, το βάρος των κεφαλών του μπρόκολου κατά τη συγκομιδή δεν παρουσίασε στατιστικά σημαντική διαφορά από την καλλιέργεια ελέγχου.
Υπήρχε όμως ένα σαφές μειονέκτημα. Το μπρόκολο που αναπτυσσόταν στο ύπαιθρο ωρίμασε περίπου 79 ημέρες μετά τη μεταφύτευση, ενώ οι καλλιέργειες κάτω από τα πάνελ χρειάστηκαν περίπου 104 ημέρες. Η διαφορά των 25 ημερών μπορεί να είναι σημαντική για έναν παραγωγό, καθώς επηρεάζει τον χρόνο συγκομιδής και τον προγραμματισμό της καλλιεργητικής περιόδου.
Το ενδιαφέρον της τεχνολογίας δεν βρίσκεται επομένως μόνο στο μπρόκολο αλλά κυρίως στην αξιοποίηση της ίδιας γης για δύο διαφορετικές παραγωγικές δραστηριότητες. Η συγκεκριμένη προσέγγιση ανήκει στον τομέα της αγροβολταϊκής, όπου φωτοβολταϊκά συστήματα και γεωργικές καλλιέργειες συνυπάρχουν στην ίδια έκταση.
Τα συμβατικά φωτοβολταϊκά πάνελ μπορούν να δημιουργούν πολύ έντονη σκιά, περιορίζοντας την ανάπτυξη ορισμένων καλλιεργειών. Τα ημιδιαφανή πάνελ επιχειρούν να περιορίσουν αυτό το πρόβλημα επιτρέποντας σε μέρος του φωτός να φτάνει στα φυτά. Παράλληλα, η ηλεκτρική ενέργεια που παράγεται θα μπορούσε, εφόσον η τεχνολογία αποδειχθεί οικονομικά βιώσιμη σε μεγαλύτερη κλίμακα, να χρησιμοποιείται για άρδευση, μηχανήματα, ψύξη και αποθήκευση προϊόντων ή να διοχετεύεται στο δίκτυο.
Οι υπολογισμοί των ερευνητών δείχνουν επίσης ότι ο συνδυασμός γεωργικής παραγωγής και φωτοβολταϊκής ενέργειας θα μπορούσε θεωρητικά να αυξήσει την αποδοτικότητα χρήσης της γης. Σε υποθετικό σενάριο επέκτασης της εγκατάστασης σε ένα εκτάριο, με μέρος της έκτασης να μην μπορεί να καλλιεργηθεί λόγω των υποδομών, ο δείκτης ισοδυναμίας γης εκτιμήθηκε στο 1,18. Αυτό σημαίνει ότι ο συνδυασμός των δύο δραστηριοτήτων θα μπορούσε θεωρητικά να χρησιμοποιεί τη γη περίπου 18% αποτελεσματικότερα από την ξεχωριστή παραγωγή γεωργικών προϊόντων και ηλεκτρικής ενέργειας.
Οι ερευνητές, ωστόσο, τονίζουν ότι πρόκειται για πειραματικά πρωτότυπα και ότι τα αποτελέσματα προέρχονται από μία καλλιεργητική περίοδο σε συγκεκριμένες κλιματικές συνθήκες. Δεν είναι επομένως δεδομένο ότι το ίδιο αποτέλεσμα θα παρατηρηθεί σε άλλες περιοχές, σε διαφορετικές καλλιέργειες ή σε μεγαλύτερες αγροτικές εκτάσεις. Η ομάδα έχει ήδη ξεκινήσει νέες δοκιμές με μοβ, κόκκινα και μπλε πάνελ σε ελεγχόμενες συνθήκες, προκειμένου να μελετήσει με μεγαλύτερη ακρίβεια τον τρόπο με τον οποίο το διαφορετικό φάσμα φωτός επηρεάζει την ανάπτυξη των φυτών.
Για την ώρα, οι ερευνητές θεωρούν ότι αντίστοιχα συστήματα είναι πιθανότερο να βρουν εφαρμογή σε μικρότερες καλλιέργειες, κοινοτικούς κήπους ή στις οροφές θερμοκηπίων, παρά να εγκατασταθούν άμεσα σε μεγάλης κλίμακας αγροτικές εκτάσεις. Το επόμενο ζητούμενο είναι να φανεί εάν το μοντέλο μπορεί να λειτουργήσει για περισσότερες καλλιέργειες, σε περισσότερες εποχές και με φωτοβολταϊκά που θα αξιοποιούν ακόμη καλύτερα το ηλιακό φάσμα.
Η έρευνα δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Cell Reports Physical Science.
ΔΕΙΤΕ ΕΠΙΣΗΣ
- Αλτσχάιμερ: Έλληνες ερευνητές ανέπτυξαν μόριο που αποκατέστησε τη μνήμη σε ζώα
- Νερό ή αναψυκτικά χωρίς ζάχαρη; Τι έδειξε η διετής σύγκριση για την απώλεια βάρους
- Βιταμίνη C: Το απρόσμενο εύρημα σε ασθενείς που κινδύνευαν να εμφανίσουν καρκίνο του αίματος
- Αυτό είναι το τσάι που προστατεύει δόντια και ούλα
