Les chercheurs ont démontré que l'utilisation de panneaux solaires teintés et translucides peut simultanément générer de l'électricité et produire des cultures nutritives, entraînant des perspectives de revenus plus élevées pour les agriculteurs et maximisant l'utilisation des terres agricoles.
En permettant aux agriculteurs de diversifier leurs portefeuilles d'investissement, ce nouveau système pourrait fournir une protection financière contre les fluctuations des prix du marché ou les changements de la demande, et atténuer les risques associés au manque de fiabilité du climat. À plus grande échelle, il peut augmenter considérablement la capacité d'alimentation en énergie solaire pour produire de l'électricité sans affecter la production agricole.
Ce n'est'la première fois que des panneaux solaires semi-transparents sont utilisés pour produire des cultures et de l'électricité en même temps, une technique connue sous le nom d'agrophotovoltaïque. Mais dans une nouvelle adaptation, les chercheurs ont utilisé des panneaux teintés d'orange pour tirer le meilleur parti des longueurs d'onde (ou couleurs) de la lumière qui pourraient les traverser.
Les panneaux solaires teintés absorbent les longueurs d'onde bleues et vertes pour générer de l'électricité. Les longueurs d'onde orange et rouge passent à travers, permettant aux plantes ci-dessous de pousser. Alors que les cultures cultivées dans des systèmes agricoles standard reçoivent moins de la moitié de leur lumière totale, les couleurs qui traversent les panneaux sont celles qui conviennent le mieux à leur croissance.
« Pour une culture de grande valeur comme le basilic, la valeur de la production d'électricité compense simplement la perte de production de biomasse des panneaux solaires teintés. Cependant, lorsque des cultures telles que les épinards ont une valeur moindre, cela présente des avantages financiers importants. Ce chercheur principal, le Dr Paolo Bombelli du département de biochimie de l'Université de Cambridge&a déclaré.
Dans des conditions de croissance normales, la valeur combinée des épinards et de l'électricité produite à l'aide d'un système photovoltaïque agricole teinté est supérieure de 35 % à la culture des épinards seuls. En comparaison, le gain financier total pour le basilic ainsi cultivé n'est que de 2,5 %. Le calcul utilise les prix actuels du marché : le basilic se vend environ cinq fois plus que les épinards. La valeur de l'électricité produite est calculée en supposant qu'elle sera vendue au réseau national italien, qui a réalisé l'étude.
& "Nos calculs sont une estimation assez prudente de la valeur financière globale du système. En fait, si les agriculteurs achetaient de l'électricité au réseau national pour faire fonctionner leurs maisons, les avantages seraient plus importants," a déclaré le professeur Christopher Howe, Université de Californie, États-Unis. Le département de biochimie de l'Université de Cambridge&a également participé à la recherche.
L'étude a révélé que le basilic cultivé sous des panneaux solaires teintés avait un rendement commercialisable inférieur de 15% et les épinards environ 26% inférieurs aux conditions de croissance normales. Cependant, les racines des épinards poussent beaucoup moins que les tiges et les feuilles : moins de lumière est disponible et la plante met de l'énergie dans la croissance"panneaux bio-solaires" pour capter la lumière.
L'analyse en laboratoire des feuilles d'épinards et de basilic cultivées sous les assiettes a montré que les deux avaient des concentrations de protéines plus élevées. Les chercheurs pensent que les plantes peuvent produire des protéines supplémentaires pour améliorer leur capacité à photosynthétiser dans des conditions de lumière réduite. Pour s'adapter à la lumière réduite, les épinards produisent des tiges plus longues qui facilitent la récolte en soulevant les feuilles du sol.
« Du point de vue d'un agriculteur, il est avantageux que vos légumes-feuilles aient de plus grandes feuilles, la partie comestible de la plante qui peut être vendue. Alors que la demande mondiale de protéines continue de croître, il est possible d'augmenter les protéines dans les cultures végétales. La technologie du contenu serait également très bénéfique.
L'auteur principal de l'étude &, le Dr Eleanor Thompson de l'Université de Greenwich, a déclaré :&" à l'aide de panneaux solaires colorés." ;
Toutes les plantes vertes convertissent la lumière du soleil en énergie chimique qui alimente leur croissance grâce à la photosynthèse. Les expérimentations ont été menées en Italie sur deux cultures tests. L'épinard (Spinacia oleracea) représente une culture d'hiver : il pousse avec moins de soleil et tolère le froid. Le basilic (Ocimum basilicum) représente une culture d'été qui demande beaucoup de lumière et des températures plus élevées.
Les chercheurs discutent actuellement d'autres essais du système pour voir dans quelle mesure le système fonctionne sur d'autres cultures et comment la culture sous une lumière principalement rouge et orange affecte les cultures au niveau moléculaire.