10 марта 2020 года в Москве (ЦВК «Экспофорум, Краснопресненская набережная, д. 14), в...


Полупрозрачные солнечные элементы могут сделать теплицы самодостаточными

просолнэл

 

Полупрозрачные солнечные элементы потенциально могут быть встроены в стеклянные панели крыши теплиц, улавливая свет на длинах волн, которые растения все равно не используют. Теперь исследователи из Университета штата Северная Каролина смоделировали, как это могло бы работать, и обнаружили, что в некоторых климатических условиях панели могут производить достаточно солнечной энергии, чтобы сделать теплицу полностью самодостаточной.

Органические солнечные элементы (ОСЭ) имеют несколько преимуществ по сравнению с другими конструкциями. Они по-прежнему собирают энергию от солнечного света, но могут быть сделаны более гибкими, прозрачными (или, по крайней мере, полупрозрачными) и могут быть настроены для поглощения только определенных длин волн света. Это потенциально делает их идеальными для кровли теплиц – они могут пропускать большую часть света для растений, при этом собирая достаточно энергии, чтобы компенсировать приличную часть энергетических потребностей объекта.

«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. «Однако до сих пор не было ясно, сколько энергии теплица могла бы уловить, если бы использовала эти полупрозрачные, селективные по длине волны органические солнечные элементы».

Чтобы узнать ответ на этот вопрос, исследователи сделали модель, показывающую, сколько энергии будет поступать от теплицы с ОСЭ на крыше, по сравнению с количеством энергии, которое она обычно потребляет. Идея состояла в том, чтобы найти точку, в которой теплица становится энергетически нейтральной, то есть она генерирует достаточно энергии от Солнца, чтобы полностью питать себя.

Для этого исследования теоретические теплицы были смоделированы на основе энергии, необходимой для выращивания томатов в трех местах с различным климатом – Аризона, Северная Каролина и Висконсин. В качестве бонуса, ОСЭ также являются эффективными теплоизоляторами, помогающими поддерживать нужную температуру.

Команда обнаружила, что количество полезного света, которое недополучат растения внутри, будет незначительным, но выгоды того стоят. Например, в солнечной Аризоне теплица с установленными ОСЭ может стать энергетически нейтральной, блокируя лишь 10 % света, необходимого для растений. По словам команды, это не должно негативно повлиять на растения. На самом деле, выход энергии можно удвоить, если улавливать немного больше света.

В Северной Каролине солнечный свет немного рассеянный, поэтому теплице потребуется забрать 20 % фотосинтетического света, чтобы стать энергетически нейтральной. Холодных зим Висконсина было бы слишком много, чтобы когда-либо достигнуть нейтралитета, но эти теплицы все еще могли бы произвести почти половину их энергетических потребностей.

«Хотя в технологии используются неприхотливые растения, мы полагаем, что влияние будет незначительным на рост и других растений и что компромисс будет иметь финансовый смысл для производителей», – говорит О’Коннор.

Это не первый раз, когда исследователи ставят солнечные батареи на крышах теплиц. Еще в 2012 году испанская команда разработала систему, которая использовала бы избыточный летний солнечный свет для получения энергии, впуская весь спектр в течение зимы, когда это необходимо.

В 2017 году аналогичное исследование проверило солнечные элементы пурпурного цвета, встроенные в парниковые панели. Основное внимание было уделено растительной стороне уравнения, а не энергетической направленности нового исследования. Было обнаружено, что 80 % растений не были затронуты тусклым светом, в то время как 20 % на самом деле росли лучше, чем при полном солнечном свете.

 

https://econet.ru/articles/poluprozrachnye-solnechnye-elementy-mogut-sdelat-teplitsy-samodostatochnymi


13.02.2020