Теплицы следующего поколения могут быть полностью солнечными


Многие теплицы могут стать энергетически нейтральными, если использовать прозрачные солнечные панели для сбора энергии - в основном из-за длин волн света, которые растения не используют для фотосинтеза. Таковы результаты нового модельного исследования, проведенного исследователями в области инженерии, биологии растений и физики в Университете штата Северная Каролина.



«Растения используют только несколько длин волн света для фотосинтеза, и идея состоит в том, чтобы создать теплицы, которые производят энергию из этого неиспользованного света, в то же время пропуская большую часть фотосинтетической полосы света», - говорит Брендан О'Коннор, соответствующий автор исследования. и доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина. «Мы можем сделать это, используя органические солнечные элементы , потому что они позволяют нам настраивать спектр света, который поглощает солнечный элемент, поэтому мы можем сосредоточиться на использовании в основном длин волн света, которые не используются растениями. Однако до теперь неясно, сколько энергии теплица могла бы собрать, если бы использовала эти полупрозрачные, селективные по длине волны, органические солнечные элементы ".

Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи использовали вычислительную модель для оценки того, сколько энергии может вырабатывать теплица, если на ее крыше установлены полупрозрачные органические солнечные элементы, и будет ли этого достаточно для компенсации количества энергии, необходимой теплице для эффективной работы. Модель была разработана для оценки энергопотребления теплиц, выращивающих помидоры в точках Аризоны, Северной Каролины и Висконсина.

«Большая часть потребления энергии в теплицах исходит от отопления и охлаждения, поэтому наша модель была сосредоточена на расчете энергетической нагрузки, необходимой для поддержания оптимального диапазона температур для роста томатов», - говорит О'Коннор. «Модель также рассчитала количество энергии, которое будет производить теплица в каждом месте, когда солнечные элементы были размещены на ее крыше».

Моделирование является сложным, потому что существует сложный компромисс между количеством энергии, которое генерируют солнечные элементы, и количеством света в фотосинтетическом диапазоне, через который они пропускают. По сути, если производители готовы пожертвовать большим количеством фотосинтетического роста, они могут генерировать больше энергии.

Более того, солнечные элементы, используемые для этого анализа, являются эффективными изоляторами, потому что они отражают инфракрасный свет. Это помогает охладить теплицы летом, а зимой улавливать больше тепла.

Конечным результатом является то, что для многих тепличных операторов компромисс может быть небольшим. Особенно для теплиц в теплом или умеренном климате. Например, в Аризоне теплицы могут стать энергетически нейтральными, не требующими внешнего источника энергии, при этом блокируя только 10% фотосинтетической полосы света. Однако, если производители хотят блокировать больше фотосинтетического света, они могут генерировать вдвое больше энергии, чем требуется для работы теплицы. В Северной Каролине теплица может стать энергетически нейтральной, блокируя 20% фотосинтетического света. В Висконсине теплицы не могли стать энергетически нейтральными, используя полупрозрачные солнечные элементы - для поддержания теплицы в тепле зимой требуется слишком много энергии. Тем не менее, солнечные батареи могут обеспечить до 46% от парникового «s энергетического спроса.

«Хотя в технологии используются некоторые легкие растения, мы полагаем, что влияние будет незначительным на рост растений - и что компромисс будет иметь финансовый смысл для производителей», - говорит О'Коннор.

Комментариев нет

Технологии Blogger.