Zamiast poprzestać na prostym ważeniu zebranej biomasy, badacze przeanalizowali kinetykę wymiany gazowej w liściach kluczowych upraw europejskich (jęczmienia, ziemniaków, fasoli, kapusty i kukurydzy) na pięciu poligonach doświadczalnych w Niemczech. Wyniki pokazały, że rośliny pod panelami dynamicznie optymalizują dwa kluczowe parametry biofizyczne: punkt kompensacji światła (LCP) oraz tempo oddychania w ciemności (Rd).
W warunkach częściowego zacienienia rośliny obniżały wskaźnik LCP o 15–55%, a oddychanie ciemniowe (Rd) o 10–45%. W praktyce oznacza to, że liście potrzebują znacznie mniejszego strumienia fotonów, aby zrównoważyć straty węgla i wejść w fazę dodatniego bilansu asymilacji CO2. Jednocześnie spowolnienie procesów oddechowych drastycznie redukuje wewnętrzne zużycie energii w okresach niedoboru światła. Zjawisko to zaobserwowano niezależnie od rodzaju gleby i typu instalacji.
Czytaj także: Fotowoltaika bez szkła i ramy. SolarWindow zrobiło z panelu fotowoltaicznego wielką naklejkę
Reakcja metaboliczna nie jest jednak jednakowa dla wszystkich gatunków. Zarysował się wyraźny podział wynikający z szlaku fotosyntetycznego:
- Rośliny o fotosyntezie C3 (ziemniak, fasola, kapusta, jęczmień): doskonale radzą sobie w cieniu, utrzymując, a niekiedy wręcz zwiększając wydajność kwantową fotosyntezy przy stabilnym tempie asymilacji CO2.
- Rośliny o fotosyntezie C4 (kukurydza): ewolucyjnie przystosowane do wysokiego nasłonecznienia, reagują spadkiem wydajności kwantowej w głębokim cieniu, choć nadal wykazują zauważalne zdolności kompensacyjne.
Co istotne, fizjologiczne dopasowanie nie zawsze przekłada się liniowo na wielkość plonu handlowego. Pomiary wykazały, że wpływ zacienienia zależy od stadium rozwojowego i organu użytkowego rośliny. O ile kukurydza przy dostępności promieniowania fotosyntetycznie czynnego (PAR) na poziomie 70% osiągała plon ziarna porównywalny (a nawet nieco wyższy) niż na pełnym słońcu, o tyle w przypadku fasoli redukcja promieniowania prowadziła do utrzymania ogólnej biomasy wegetatywnej kosztem zawiązywania strąków.
Badacze zwracają uwagę, że konstrukcja agrofotowoltaiczna tworzy na polu specyficzny mikroklimat dynamiczny. Wędrujący w ciągu dnia cień nie tylko ogranicza dostęp światła, ale w okresach letnich upałów chroni aparaty szparkowe przed stresem fototoksycznym i przegrzaniem, ograniczając transpirację i straty wody w glebie.
Wnioski z badań wyznaczają nowy kierunek w projektowaniu farm Agri-PV. Przyszłość tej technologii nie leży w przypadkowym zagospodarowywaniu przestrzeni pod standardowymi stołami fotowoltaicznymi, lecz w precyzyjnym doborze odmian tolerancyjnych na zacienienie oraz optymalizacji geometrii instalacji – w tym odstępów międzyrzędowych i orientacji modułów – tak, aby bilans energetyczny roślin pozostał dodatni przez cały okres wegetacji.
