Los investigadores han demostrado que el uso de paneles solares tintados y translúcidos puede generar simultáneamente electricidad y producir cultivos nutritivos, lo que lleva a mayores perspectivas de ingresos para los agricultores y maximiza el uso de la tierra agrícola.
Al permitir a los agricultores diversificar sus carteras de inversión, este novedoso sistema podría proporcionar protección financiera contra las fluctuaciones en los precios del mercado o los cambios en la demanda, y mitigar los riesgos asociados con la falta de fiabilidad climática. A mayor escala, puede aumentar en gran medida la capacidad de suministro de energía solar para generar electricidad sin afectar la producción agrícola.
Esta no es la primera vez que se utilizan paneles solares semitransparentes para producir cultivos y electricidad al mismo tiempo, una técnica conocida como agrofotovoltaica. Pero en una nueva adaptación, los investigadores utilizaron paneles teñidos de naranja para aprovechar al máximo las longitudes de onda (o colores) de la luz que podrían pasar a través de ellos.
Los paneles solares tintados absorben longitudes de onda azules y verdes para generar electricidad. Las longitudes de onda naranja y roja pasan a través, permitiendo que las plantas de abajo crezcan. Mientras que los cultivos cultivados en sistemas agrícolas estándar reciben menos de la mitad de su luz total, los colores que pasan a través de los paneles son los que mejor se adaptan a su crecimiento.
"Para un cultivo de alto valor como la albahaca, el valor de la generación de electricidad simplemente compensa la pérdida de producción de biomasa a partir de paneles solares tintados. Sin embargo, cuando los cultivos como la espinaca son de menor valor, esto tiene ventajas financieras significativas. Este investigador principal, el Dr. Paolo Bombelli, del Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge, dijo.
En condiciones normales de crecimiento, el valor combinado de la espinaca y la electricidad producida utilizando un sistema fotovoltaico agrícola teñido es un 35% más alto que el cultivo de espinacas solas. En comparación, la ganancia financiera total para la albahaca cultivada de esta manera es solo del 2,5%. El cálculo utiliza los precios actuales del mercado: la albahaca se vende por aproximadamente cinco veces más que las espinacas. El valor de la electricidad producida se calcula asumiendo que se venderá a la Red Nacional Italiana, que realizó el estudio.
"Nuestros cálculos son una estimación bastante conservadora del valor financiero general del sistema. De hecho, si los agricultores compraran electricidad de la red nacional para hacer funcionar sus casas, los beneficios serían mayores", dijo el profesor Christopher Howe, de la Universidad de California, Estados Unidos. El Departamento de Bioquímica de la Universidad de Cambridge también participó en la investigación.
El estudio encontró que la albahaca cultivada bajo paneles solares teñidos tenía un rendimiento comercializable un 15 por ciento más bajo y las espinacas aproximadamente un 26 por ciento más bajas que las condiciones normales de crecimiento. Sin embargo, las raíces de espinaca crecen mucho menos que los tallos y las hojas: hay menos luz disponible, y la planta pone energía en el cultivo de "paneles biosolares" para capturar la luz.
El análisis de laboratorio de las hojas de espinaca y albahaca cultivadas debajo de las placas mostró que ambas tenían concentraciones más altas de proteínas. Los investigadores creen que las plantas pueden producir proteínas adicionales para mejorar su capacidad de fotosíntesis en condiciones de luz reducida. Para acomodar la luz reducida, la espinaca produce tallos más largos que facilitan la cosecha al levantar las hojas del suelo.
"Desde el punto de vista de un agricultor, es beneficioso si sus verduras de hoja verde tienen hojas más grandes, la parte comestible de la planta que se puede vender. A medida que la demanda mundial de proteínas continúa creciendo, es posible aumentar la proteína en los cultivos de plantas La tecnología de contenido también sería muy beneficiosa".
La autora principal del estudio, la doctora Eleanor Thompson de la Universidad de Greenwich, dijo: "Con tantos cultivos que actualmente crecen bajo algún tipo de cubierta transparente, no hay pérdida de tierra para la producción de energía adicional utilizando paneles solares de colores".
Todas las plantas verdes convierten la luz del sol en energía química que alimenta su crecimiento a través de la fotosíntesis. Los experimentos se llevaron a cabo en Italia utilizando dos cultivos de prueba. La espinaca (Spinacia oleracea) representa un cultivo de invierno: crece con menos luz solar y tolera el clima frío. La albahaca (Ocimum basilicum) representa un cultivo de verano que requiere mucha luz y temperaturas más altas.
Los investigadores están discutiendo actualmente más ensayos del sistema para ver qué tan bien funciona el sistema en otros cultivos, y cómo el cultivo bajo luz principalmente roja y naranja afecta a los cultivos a nivel molecular.