גידול ברוקולי מתחת לפאנלים סולאריים בצבע מג'נטה (ורוד-סגלגל - שמתקבל כשמערבים כמויות שוות של אור כחול ואור אדום) סייע לצמחים לספוג את אור השמש ביעילות רבה יותר בהשוואה לצמחים שגודלו בשטח פתוח. כך עולה ממחקר חדש שפורסם בכתב העת המדעי Cell Reports Physical Science מבית Cell Press.
המדענים השתמשו בפאנלים סולאריים מותאמים אישית, שקופים למחצה, כדי לייצר חשמל ובמקביל להגביר אורכי גל של אור כחול ואדום, במטרה לשפר את צמיחת הברוקולי. הגידולים שגדלו מתחת לפאנלים הללו הראו עלייה של פי 4.5 ביעילות השימוש שלהם באור השמש, ובסופו של דבר גדלו לגודל דומה לברוקולי מסורתי, אף שנדרשו להם 25 ימים נוספים להבשיל. לדברי החוקרים, הפאנלים הסולאריים מציעים כלי פוטנציאלי לחקלאים להפיק אנרגיה מתחדשת ובמקביל לשמור על יבולי הגידולים.
"הרעיון הבסיסי פשוט למדי", אמרה מחברת המחקר סילביה מא לו מאוניברסיטת מֶלַרְדָאלֶן בווסטרוס, שבדיה. "הפאנלים הסולאריים משתמשים בחלק מאור השמש המגיע אליהם כדי לייצר חשמל מתחדש, ובמקביל מאפשרים לחלק מהאור לעבור אל הגידולים הגדלים מתחתיהם. המטרה הרחבה יותר היא לבדוק אם ניתן להשתמש באור השמש ביעילות רבה יותר באמצעות הקצאת חלקים שונים של ספקטרום השמש לצמיחת גידולים ולייצור חשמל".
השימוש בפאנלים סולאריים קונבנציונליים בשדות חקלאיים מאפשר לחקלאים לייצר חשמל מתחדש על קרקע שבה כבר קיים שטח זמין, ובמקביל להגן על הצמחים מחשיפה לאור שמש רב מדי וממזג אוויר קיצוני, כגון ברד או גשמים כבדים. עם זאת, מכיוון שפאנלים קונבנציונליים בצבע כחול כהה הם בדרך כלל אטומים, הם עלולים ליצור הצללה רבה מדי ולהפחית את היבול של גידולים מסוימים – בעיה שפאנלים שקופים למחצה וצבעוניים יכולים לסייע בצמצומה.
"אין תכנון אגרו-וולטאי אחד שיעבוד באופן מיטבי בכל מקום", הסבירה מא לו. "נדרש מחקר נוסף כדי להבין כיצד גידולים שונים מגיבים לתצורות שונות של מערכות ולתנאי אקלים שונים, ולתכנן מערכות שיאזנו בין הייצור החקלאי לבין ייצור חשמל מאנרגיה מתחדשת".
כדי לקדם את המחקר בתחום, מא לו ועמיתיה בחרו להתמקד בברוקולי – גידול מזין מאוד, הפופולרי ברחבי העולם ומתאים היטב לאקלים באתר הניסוי שלהם, בחווה בשבדיה. החוקרים הקימו שתי מערכות בגודל 20 על 20 מטר, העשויות מפאנלים סולאריים שקופים למחצה בצבע מג'נטה, בעלי רמות שונות של שקיפות, שאפשרו לכמויות שונות של אור שמש להגיע לצמחים שגודלו מתחתיהם. בחלקת קרקע שלישית גודלו צמחי ברוקולי כשהם חשופים לחלוטין לשמש.
לאורך עונת הגידול של 2024 השוו החוקרים בין הברוקולי בכל אחת מהחלקות, תוך מעקב אחר תנאי הסביבה, ובהם טמפרטורת האוויר, הלחות היחסית ולחות הקרקע, וכן אחר היבול, הרכב חומרי המזון ועד כמה הצמחים ביצעו פוטוסינתזה ביעילות.
תיאור המחקר
(צילום: מתוך המחקר)
"אחד הממצאים המעניינים ביותר היה עד כמה הברוקולי גדל באופן דומה בשתי המערכות של הפאנלים הסולאריים, למרות רמות השקיפות השונות שלהן", אמרה מא לו. היא ציינה שפאנלים סולאריים בעלי צפיפות גבוהה יותר של תאים פוטו-וולטאיים יכולים לייצר יותר חשמל. "עם זאת, הממצאים האלה ספציפיים לתנאי הניסוי שלנו, ויש לאמת אותם בעונות גידול נוספות ובתצורות נוספות של מערכות".
המערכות שנבדקו במחקר הן אבות-טיפוס מחקריים, היא הוסיפה, ונדרש מחקר נוסף בקנה מידה גדול יותר ולאורך עונות גידול רבות. אם הטכנולוגיה תורחב לשימוש מסחרי, החשמל שיופק מהגידולים יוכל, באופן עקרוני, להפעיל מערכות חקלאיות כמו השקיה, מכונות או מערכות קירור ואחסון, או להיות מוזרם לרשת החשמל. הדבר עשוי להפחית את חשבונות החשמל של החקלאים ואף לספק להם מקור הכנסה נוסף.
מא לו ועמיתיה כבר החלו לבחון בהמשך את הפאנלים בצבע מג'נטה, וכן פאנלים אדומים וכחולים, באמצעות ניסויים בתנאי מעבדה מבוקרים, ללא הפרעה של אור שאינו מסונן דרך הפאנלים. "תצורות הדומות לאב-הטיפוס שלנו עשויות כיום להתאים ליישומים בקנה מידה קטן יותר, כגון גינות קהילתיות, או לשילוב בגגות של חממות, ולא בהכרח להתקנה מיידית על פני שטחים חקלאיים גדולים", אמרה מא לו.
