Солнечные панели дают преимущество томатам, выращиваемым под ними

Исследователи из Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) Министерства энергетики США в рамках междисциплинарного проекта «No Photon Left Behind» провели эксперимент по выращиванию томатов под специальными светофильтрами.

Суть эксперимента

  • Две группы томатов (по 6 растений) выращивались в кастомных теплицах.
  • Контрольная группа: получала полный солнечный спектр.
  • Экспериментальная группа: получала свет, отфильтрованный через фиолетовые панели из органических полупроводников (OPV), пропускающие только спектр, наиболее полезный для растений (BioMatch).
  • Цель — доказать эффективность концепции BioMatched spectral harvesting, при которой свет, не нужный растению, используется для генерации электричества, а нужный — для роста.

Результаты

  • Томаты под BioMatched-фильтрами росли быстрее и становились крупнее, чем контрольные, несмотря на получение на 30% меньше общего света.
  • Их фотосинтетическая эффективность (преобразование света в биомассу) была выше.
  • Ранее аналогичный эффект был продемонстрирован на водорослях: при удалении части спектра клетки росли быстрее, давая больше биомассы.

Научное обоснование

  • Полный спектр содержит как полезные, так и повреждающие фотоны. Растения тратят энергию на защиту от ненужного света.
  • Концепция BioMatch позволяет:
    1. Селективно пропускать к растению только необходимый ему спектр (для фотосинтеза).
    2. Улавливать остальной свет для производства электроэнергии с помощью полупрозрачных OPV-панелей.
  • Исследователи используют базу данных свойств органических полупроводников и специальное ПО для подбора (BioMatch) соединений, создающих идеальный спектр для конкретного растения.

Практическое значение

  • Исследование может сыграть важную роль в развитии агровольтаики (совместное использование земель для сельского хозяйства и солнечной энергетики).
  • Позволяет проектировать энергоэффективные теплицы нового поколения, где панели одновременно вырабатывают электричество и оптимизируют свет для роста культур.
  • Панели можно настраивать под идеальный спектр для любого вида растений.

Вкусовой тест

После завершения эксперимента был проведен слепой дегустационный тест, сравнивающий томаты:

  1. Выращенные под OPV-фильтрами.
  2. Контрольные (под полным солнцем).
  3. Промышленные тепличные томаты, купленные в магазине.

Результат: Покупные томаты заняли последнее место. Предпочтения разделились между OPV-томатами и контрольными, что было расценено как успех.