Neue Solarmodule helfen Landwirten, das volle Lichtspektrum zu nutzen, um ihre Ernteerträge zu steigern

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Während sich die Welt mit der Klimakrise und dem Übergang von fossilen Brennstoffen zu erneuerbaren Energien auseinandersetzt, teilen sich Nutzpflanzen und saubere Energie zunehmend dasselbe Land, und die Agri-PV – der Anbau von Nutzpflanzen im Schatten von Sonnenkollektoren – nimmt zu.

Jetzt untersuchen Wissenschaftler, wie das Lichtspektrum der Sonne so genutzt werden kann, dass die Effizienz von Agri-PV-Anlagen in Gebieten mit trockenem Ackerland verbessert werden kann.

In einer neuen Studie haben Wissenschaftler der University of California, Davis (UC Davis), herausgefunden, dass der blaue Teil des Lichtspektrums effizienter für die Solarenergieproduktion ist, während der rote Teil des Spektrums besser für das Pflanzenwachstum ist, so eine Presse Veröffentlichung von UC Davis sagte.

Die Studie „Nicht alle Lichtspektren waren gleich: Können wir Licht für eine optimale Kraft-Wärme-Kopplung nutzen?“ wurde in der Zeitschrift Earth's Future veröffentlicht.

„Dieses Papier ist ein Türöffner für alle möglichen technologischen Fortschritte“, sagte Majdi Abou Najm, außerordentlicher Professor am Department of Land, Air and Water Resources der UC Davis, der an der Studie mitgewirkt hat, in der Pressemitteilung. „Heutige Sonnenkollektoren nehmen das gesamte Licht auf und versuchen, das Beste daraus zu machen. Aber was wäre, wenn eine neue Generation von Photovoltaik das blaue Licht für saubere Energie nutzen und das rote Licht an die Pflanzen weiterleiten könnte, wo es für die Photosynthese am effizientesten ist?“ "

Für die Studie entwickelten die Wissenschaftler ein Computermodell für Photosynthese und Transpiration, das unterschiedliche Lichtspektren berücksichtigt. Die Reaktion von Pflanzen wie Basilikum, Erdbeere und Salat auf unterschiedliche Lichtspektren wurde vom Modell in einem Labor reproduziert. Die Wissenschaftler fanden heraus, dass das rote Spektrum für das Nahrungswachstum perfektioniert und das blaue Spektrum gefiltert werden könnte, um Sonnenenergie zu erzeugen.

„Aus Pflanzensicht sind rote Photonen die effizientesten“, sagte Abou Najm, wie Modern Farmer berichtete. „Sie sorgen nicht dafür, dass sich die Pflanze heiß anfühlt.“

Agri-PV verbessert die Landnutzungseffizienz, indem sie Solaranlagen – eine Ansammlung mehrerer Solarpaneele – zwischen den Anbaureihen anbringt. Die Paneele beschatten hitzeempfindliche Früchte und Blattgemüse, während die Temperatur unter den Solarpaneelen durch die Transpiration der Pflanzen gesenkt wird, was die Leistung der Solarzellen verbessert.

„Wir können in 30 Jahren nicht zwei Milliarden Menschen mehr ernähren, indem wir nur ein wenig wassereffizienter vorgehen und so weitermachen“, sagte Abou Najm in der Pressemitteilung. „Wir brauchen etwas Transformierendes, nicht Inkrementelles. Wenn wir die Sonne als Ressource behandeln, können wir mit Schatten arbeiten und Strom erzeugen, während wir darunter Pflanzen anbauen. Kilowattstunden werden zu einer Nebenernte, die man ernten kann.“

Da die nutzbare Fläche auf der Erde aufgrund des Klimawandels abnimmt, können Menschen umso besser landwirtschaftliche Systeme entwickeln, die Wassernutzung, nachhaltige Landbewirtschaftung und Nahrungsmittelproduktion in Einklang bringen, je mehr wir darüber wissen, wie sich Lichtspektrenschwankungen auf Pflanzen auswirken.

„Bis 2050 werden wir [zusätzliche] zwei Milliarden Menschen auf diesem Planeten haben, und wir werden 60 Prozent mehr Nahrung, 40 Prozent mehr Wasser und 50 Prozent mehr Energie brauchen“, sagte Abou Najm, wie Modern Farmer berichtet. „[W]er optimieren eine unendlich nachhaltige Ressource. Wenn eine Technologie zum Einsatz kommt, die diese Panels entwickeln kann, dann sind unserer Optimierung keine Grenzen gesetzt.“

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