Molte serre potrebbero diventare neutre dal punto di vista energetico utilizzando pannelli solari trasparenti per raccogliere energia, principalmente dalle lunghezze d'onda della luce che le piante non usano per la fotosintesi. Questi sono i risultati di un nuovo studio di modellazione condotto da ingegneria, ricercatori di biologia e fisica delle piante presso la North Carolina State University.

"Le piante usano solo alcune lunghezze d'onda della luce per la fotosintesi, e l'idea è quella di creare serre che producano energia da quella luce inutilizzata lasciando passare la maggior parte della banda di luce fotosintetica, "dice Brendan O'Connor, autore corrispondente dello studio e professore associato di ingegneria meccanica e aerospaziale presso la NC State. "Siamo in grado di farlo utilizzando celle solari organiche, perché ci permettono di sintonizzare lo spettro di luce che la cella solare assorbe, così possiamo concentrarci sull'utilizzo principalmente di lunghezze d'onda della luce che le piante non usano. Però, fino ad ora non era chiaro quanta energia potesse catturare una serra se utilizzasse questi semitrasparenti, selettivo in lunghezza d'onda, celle solari organiche”.

Per rispondere a questa domanda, i ricercatori hanno utilizzato un modello computazionale per stimare quanta energia potrebbe produrre una serra se avesse celle solari organiche semitrasparenti sul tetto e se sarebbe energia sufficiente per compensare la quantità di energia necessaria alla serra per funzionare in modo efficace. Il modello è stato sviluppato per stimare l'uso di energia per le serre che coltivano pomodori in località in Arizona, Carolina del Nord e Wisconsin.

"Gran parte dell'energia utilizzata nelle serre proviene dal riscaldamento e dal raffreddamento, quindi il nostro modello si è concentrato sul calcolo del carico energetico necessario per mantenere l'intervallo di temperatura ottimale per la crescita del pomodoro, " Dice O'Connor. "Il modello ha anche calcolato la quantità di energia che una serra produrrebbe in ogni luogo quando le celle solari fossero posizionate sul tetto".

La modellazione è complessa perché c'è un complicato compromesso tra la quantità di energia generata dalle celle solari e la quantità di luce nella banda fotosintetica che lasciano passare. Fondamentalmente, se i coltivatori sono disposti a sacrificare maggiori quantità di crescita fotosintetica, possono generare più potenza.

Cosa c'è di più, le celle solari utilizzate per questa analisi sono isolanti efficaci, perché riflettono la luce infrarossa. Questo aiuta a mantenere le serre più fresche in estate, mentre intrappola più calore in inverno.

Il risultato finale è che, per molti operatori di serre, il compromesso potrebbe essere piccolo. Particolarmente per serre in climi caldi o temperati.

Per esempio, nell'Arizona, le serre potrebbero diventare neutre dal punto di vista energetico, non richiedendo alcuna fonte di energia esterna, bloccando solo il 10% della banda di luce fotosintetica. Però, se i coltivatori sono disposti a bloccare più luce fotosintetica, potrebbero generare il doppio dell'energia necessaria per far funzionare la serra. Nella Carolina del Nord, una serra potrebbe diventare neutra dal punto di vista energetico bloccando il 20% della luce fotosintetica. Nel Wisconsin, le serre non potrebbero diventare neutre dal punto di vista energetico utilizzando le celle solari semitrasparenti:mantenere la serra calda in inverno richiede troppa energia. Però, le celle solari potrebbero soddisfare fino al 46% del fabbisogno energetico della serra.

"Mentre la tecnologia utilizza alcune delle piante luminose su cui si basano, pensiamo che l'impatto sarà trascurabile sulla crescita delle piante e che il compromesso avrà un senso finanziario per i coltivatori, "dice O'Connor.

La carta, "Raggiungere serre a energia zero integrando celle solari organiche semitrasparenti, " è pubblicato sulla rivista Joule .