นักวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าการใช้แผงโซลาร์เซลล์แบบโปร่งแสงที่ย้อมสีสามารถสร้างกระแสไฟฟ้าและผลิตพืชผลที่มีคุณค่าทางโภชนาการได้ นำไปสู่โอกาสทางรายได้ที่สูงขึ้นสำหรับเกษตรกรและการใช้ที่ดินเพื่อเกษตรกรรมให้เกิดประโยชน์สูงสุด
ด้วยการอนุญาตให้เกษตรกรกระจายพอร์ตการลงทุนของตน ระบบใหม่นี้สามารถให้ความคุ้มครองทางการเงินจากความผันผวนของราคาตลาดหรือการเปลี่ยนแปลงของอุปสงค์ และลดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับความไม่น่าเชื่อถือของสภาพอากาศ ในระดับที่ใหญ่ขึ้น จะสามารถเพิ่มความสามารถในการจ่ายพลังงานแสงอาทิตย์เพื่อผลิตไฟฟ้าได้อย่างมากโดยไม่กระทบต่อการผลิตทางการเกษตร
นี่ไม่ใช่'ไม่ใช่ครั้งแรกที่ใช้แผงโซลาร์เซลล์กึ่งโปร่งแสงเพื่อผลิตพืชผลและไฟฟ้าพร้อมๆ กัน ซึ่งเป็นเทคนิคที่เรียกว่า agrophotovoltaics แต่ในการดัดแปลงแบบใหม่ นักวิจัยได้ใช้แผงสีส้มเพื่อใช้ประโยชน์จากความยาวคลื่น (หรือสี) ของแสงที่อาจผ่านเข้าไปได้มากที่สุด
แผงโซลาร์ที่ย้อมสีจะดูดซับความยาวคลื่นสีน้ำเงินและสีเขียวเพื่อผลิตกระแสไฟฟ้า ความยาวคลื่นสีส้มและสีแดงไหลผ่าน ทำให้พืชที่อยู่ด้านล่างเติบโตได้ แม้ว่าพืชผลที่ปลูกในระบบการเพาะเลี้ยงแบบมาตรฐานจะได้รับแสงน้อยกว่าครึ่งหนึ่ง แต่สีที่ผ่านแผงเป็นสีที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเจริญเติบโต
“สำหรับพืชผลที่มีมูลค่าสูงอย่างโหระพา มูลค่าของการผลิตไฟฟ้านั้นชดเชยการสูญเสียการผลิตชีวมวลจากแผงโซลาร์เซลล์ย้อมสี อย่างไรก็ตาม เมื่อพืชผลเช่นผักโขมมีมูลค่าต่ำกว่า ก็มีข้อได้เปรียบทางการเงินที่สำคัญ Dr Paolo Bombelli หัวหน้านักวิจัยจากมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์'s Department of Biochemistry กล่าว
ภายใต้สภาวะการเจริญเติบโตตามปกติ มูลค่ารวมของผักโขมและกระแสไฟฟ้าที่ผลิตโดยใช้ระบบ PV ทางการเกษตรแบบย้อมสีจะสูงกว่าการปลูกผักโขมเพียงอย่างเดียวถึง 35% โดยการเปรียบเทียบ กำไรทางการเงินทั้งหมดสำหรับโหระพาที่ปลูกด้วยวิธีนี้คือ 2.5% เท่านั้น การคำนวณใช้ราคาตลาดปัจจุบัน: โหระพาขายได้ประมาณห้าเท่าของผักโขม มูลค่าของไฟฟ้าที่ผลิตได้คำนวณโดยสมมติว่าจะขายให้กับกริดแห่งชาติของอิตาลีซึ่งทำการศึกษา
& quot;การคำนวณของเราเป็นการประมาณการที่ค่อนข้างระมัดระวังสำหรับมูลค่าทางการเงินโดยรวมของระบบ ในความเป็นจริง ถ้าเกษตรกรซื้อไฟฟ้าจากโครงข่ายไฟฟ้าของประเทศเพื่อใช้ในบ้านเรือน ผลประโยชน์ก็จะยิ่งมากขึ้น" ศาสตราจารย์คริสโตเฟอร์ ฮาว มหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย สหรัฐอเมริกา กล่าว ภาควิชาชีวเคมีของมหาวิทยาลัยเคมบริดจ์' ก็มีส่วนร่วมในการวิจัยเช่นกัน
ผลการศึกษาพบว่าใบโหระพาที่ปลูกภายใต้แผงโซลาร์เซลล์ย้อมสีมีผลผลิตตามท้องตลาดที่ต่ำกว่า 15% และผักโขมประมาณ 26 เปอร์เซ็นต์ต่ำกว่าสภาพการปลูกปกติ อย่างไรก็ตาม รากผักโขมจะเติบโตน้อยกว่าลำต้นและใบมาก: มีแสงสว่างน้อยกว่า และพืชก็ให้พลังงานแก่การปลูก"แผงโซลาร์ชีวภาพ" เพื่อจับแสง
การวิเคราะห์ในห้องปฏิบัติการของผักโขมและใบโหระพาที่ปลูกใต้จานพบว่าทั้งสองชนิดมีความเข้มข้นของโปรตีนสูงกว่า นักวิจัยเชื่อว่าพืชอาจผลิตโปรตีนเพิ่มเติมเพื่อเพิ่มความสามารถในการสังเคราะห์แสงภายใต้สภาพแสงที่ลดลง เพื่อรองรับแสงที่ลดลง ผักโขมจะผลิตลำต้นที่ยาวขึ้นเพื่อให้เก็บเกี่ยวได้ง่ายขึ้นโดยการยกใบจากดิน
“จากมุมมองของชาวนา มันจะเป็นประโยชน์ถ้าผักใบเขียวของคุณมีใบที่ใหญ่กว่า ซึ่งเป็นส่วนที่กินได้ของพืชที่สามารถขายได้ เนื่องจากความต้องการโปรตีนทั่วโลกเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง จึงเป็นไปได้ที่จะเพิ่มโปรตีนในพืชผล เทคโนโลยีเนื้อหาก็จะเป็นประโยชน์อย่างมากเช่นกัน”
ดร.อีลีเนอร์ ทอมป์สัน หัวหน้าทีมวิจัยของ' จากมหาวิทยาลัยกรีนิช กล่าวว่า:"ด้วยพืชผลจำนวนมากที่กำลังเติบโตภายใต้ที่ปกคลุมโปร่งใส ทำให้ไม่มีการสูญเสียที่ดินสำหรับการผลิตพลังงานเพิ่มเติม โดยใช้แผงโซลาร์เซลล์สี"
พืชสีเขียวทั้งหมดแปลงแสงจากดวงอาทิตย์เป็นพลังงานเคมีที่กระตุ้นการเจริญเติบโตผ่านการสังเคราะห์ด้วยแสง การทดลองดำเนินการในอิตาลีโดยใช้พืชทดสอบสองชนิด ผักโขม (Spinacia oleracea) เป็นพืชผลในฤดูหนาว: มันเติบโตโดยมีแสงแดดน้อยลงและทนต่อสภาพอากาศหนาวเย็น โหระพา (Ocimum basilicum) เป็นพืชฤดูร้อนที่ต้องการแสงมากและอุณหภูมิที่สูงขึ้น
ขณะนี้นักวิจัยกำลังหารือเกี่ยวกับการทดลองเพิ่มเติมของระบบเพื่อดูว่าระบบทำงานได้ดีเพียงใดในพืชชนิดอื่น และการเติบโตภายใต้แสงสีแดงและสีส้มส่วนใหญ่ส่งผลต่อพืชผลในระดับโมเลกุลอย่างไร