Агровольтаика – относительно новое направление на стыке энергетической и сельскохозяйственной отраслей. В последние годы учёные уделяют особое внимание изучению достоинств данного направления и возможностям его модификации. В частности, недавно исследователи обнаружили способ сделать агровольтаику ещё более эффективной за счёт разделения светового потока.

Многочисленные исследования показывают, что агровольтаика позволяет минимизировать расход воды для полива сельскохозяйственных культур, поскольку растения защищены от прямых солнечных лучей. Эксперименты на базе Мичиганского технологического университета в 2015 году продемонстрировали, что наличие тени от солнечных панелей сокращает количество воды, необходимой для обслуживания растений, на 29%. Теперь же профессор Мажди Абу Наджм из Калифорнийского университета в Дейвисе и его коллеги выяснили, что разделение светового потока за счёт модификации солнечных панелей позволит использовать ещё меньше воды, сохранив необходимый растениям уровень тени и углекислого газа.

Моделируя различные варианты разделения спектра светового потока, учёные выяснили, что красная часть спектра способствует более интенсивному росту растений, а синяя часть спектра наиболее эффективна в контексте генерирования солнечной энергии. Другими словами, солнечные панели, которые пропускали бы только световые волны в диапазоне 600-740 нм (красные волны), сделали бы агровольтаику более эффективной, позволив аграриям увеличить урожайность сельскохозяйственных культур. В рамках эксперимента исследователи выращивали томаты под синими и красными фильтрами, сравнивая продуктивность покрытых участков с зонами без какого-либо покрытия. Хотя в контрольных участках урожай был более многочисленным, его качество оставляло желать лучшего. В зоне с красным фильтром урожай составлял примерно 2/3 от урожая в контрольном участке без навеса, однако под защитой фильтра оказалось более чем вдвое меньше испорченных плодов. Таким образом, разделение спектра светового потока позволило уменьшить тепловую нагрузку и сократить объёмы отходов сбора.

Впрочем, чтобы повысить урожайность культуры через агровольтаику, производителям солнечных панелей необходимо создать полупрозрачные фотоэлектрические преобразователи, способные работать как фильтр, разделяя солнечные лучи на нужные части спектра. Исследователи считают, что уже сейчас есть разработки, на основе которых можно было бы получить подобные панели. В частности, по словам соавтора исследования – профессора Маттео Кампорезе из Падуанского университета в Италии, для этого можно было бы использовать представленные недавно прозрачные органические фотоэлементы на базе углерода, которые возможно размещать на прозрачных поверхностях вроде стекла. Кроме того, учёные не исключают, что будет необходимо проработать адаптивную систему разделения светового потока, чтобы подобрать части спектра, которые лучше всего влияют на урожайность различных сельскохозяйственных культур. Профессор Абу Наджм и его коллеги считают, что подобные меры являются обязательной частью глобальных мер по модификации аграрной отрасли, необходимых для обеспечения продовольственной безопасности на фоне растущей численности населения Земли.