Egy svéd kutatócsoport olyan félig átlátszó, rózsaszín napelemeket tesztelt, amelyek alatt mezőgazdasági növényeket lehet termeszteni, miközben a panelek villamos energiát is előállítanak. A kísérlet egyik legérdekesebb eredménye, hogy a napelemek alatt nevelt brokkoli terméshozama hasonló maradt a közvetlen napfényben termesztett növényekéhez, még ha az érés hosszabb időt is vett igénybe.
A Mälardalen Egyetem kutatói az agrivoltaika egyik alapvető problémájára kerestek megoldást: hogyan lehet úgy napenergiát termelni, hogy közben a mezőgazdasági területet se kelljen kivonni az élelmiszer-termelésből. A Silvia Ma Lu által vezetett projekt erre a napfény különböző hullámhosszainak szétválasztását használta fel.
A Cell Reports Physical Science folyóiratban ismertetett rendszer félig átlátszó, magenta színű üvegpaneleket alkalmaz. Ezekre vékony kadmium-tellurid, vagyis CdTe fotovoltaikus csíkokat helyeztek. A panelek a napfény egy részét elektromos áram előállítására használják, miközben a vörös és kék fény egy része továbbjut az alattuk növő növényekhez.
„Az alapelv meglehetősen egyszerű. A napelemek a napfény egy részét felhasználják megújuló villamos energia előállítására, miközben más hullámhosszúságú sugárzást átengednek az alattuk növő növényeknek” – magyarázta Ma Lu.
Brokkolival tesztelték a rózsaszín paneleket
A kutatók a rendszer vizsgálatához brokkolit választottak, amely ugyanahhoz a Brassica oleracea fajhoz tartozik, mint a káposzta, a karfiol vagy a kelkáposzta.
Három, egyenként 20 négyzetméteres kísérleti területet alakítottak ki. Az egyik parcella teljes napfényt kapott, a másik kettőt pedig 50, illetve 70 százalékos átlátszóságú rózsaszín napelemekkel fedték le.
A panelek alatt fejlődő brokkolinak 25 nappal hosszabb időre volt szüksége ahhoz, hogy elérje az érettséget, a terméshozam viszont hasonló maradt a nyílt területen nevelt növényekéhez.
A fény felhasználásának hatékonyságában jelentős különbséget mértek. Az 50 százalékos átlátszóságú panelek alatt 4,5-szeres, a 70 százalékos változat alatt pedig 2,8-szeres hatékonyságot tapasztaltak.
Kevesebb áramot termeltek, mint a hagyományos panelek
A kísérleti rendszernek jelenleg komoly korlátai is vannak. A rózsaszín paneleket eredetileg építészeti felhasználásra fejlesztették ki, elsősorban azért, hogy kellemesebb, melegebb fény jusson az épületek belső tereibe. Emiatt nem arra optimalizálták őket, hogy a zöld fény energiáját is hatékonyan hasznosítsák.
A kutatók szerint ezen a területen később még lehet fejlődési lehetőség.
A napelemek villamosenergia-termelése szintén elmaradt a hagyományos fotovoltaikus rendszerekétől. A vegetációs időszak alatt hektáronként körülbelül 224,7 megawattóra áramot állítottak elő, ami nagyjából 100 megawattórával kevesebb annál, amit hasonló méretű hagyományos napelemekkel lehetett volna megtermelni.
Ramesh Rayudu villamosmérnök, aki nem vett részt a kutatásban, éppen ezt tartja a technológia egyik legfontosabb kérdésének.
„Az igazi kérdés az, hogy a hullámhosszokat szelektáló napelemek többletkomplexitása elegendő mezőgazdasági értéket jelent-e ahhoz, hogy kompenzálja a termelt villamos energia veszteségét” – fogalmazott.
Elsősorban kisebb léptékben lehetne használni
A prototípus egyelőre nem áll készen arra, hogy nagy mezőgazdasági területeken széles körben alkalmazzák. Ma Lu szerint jelenlegi formájában inkább közösségi kertekben vagy üvegházak tetőszerkezetébe építve lehetne hasznosítani.
„A prototípusunkhoz hasonló konfigurációk jelenleg inkább kis léptékű alkalmazásokra alkalmasak, mintsem nagy mezőgazdasági területeken történő azonnali bevezetésre” – mondta a kutató.
A rendszer lényege, hogy ugyanazt a napsugárzást kétféle célra osztja fel: egy része az áramtermelést szolgálja, a növények számára hasznos hullámhosszak egy része pedig továbbjut a termőterületre. A kísérletben így ugyanazon a földterületen sikerült brokkolit termeszteni és villamos energiát előállítani.
