Технології

Напівпрозорі сонячні елементи можуть зробити теплиці самодостатніми

Теплиці і сонячні батареї необхідно розміщувати в місцях з великою кількістю сонячного світла — так чому б не об’єднати їх?

Полупрозрачные солнечные элементы могут сделать теплицы

Напівпрозорі сонячні елементи потенційно можуть бути вбудовані в скляні панелі даху теплиць, вловлюючи світло на довжинах хвиль, які рослини все одно не використовують. Тепер дослідники з Університету штату Північна Кароліна змоделювали, як це могло б працювати, і виявили, що в деяких кліматичних умовах панелі можуть виробляти достатньо сонячної енергії, щоб зробити теплицю повністю самодостатньою.

Теплиці з органічними сонячними батареями

Органічні сонячні елементи (ОСЕ) мають декілька переваг в порівнянні з іншими конструкціями. Вони як і раніше збирають енергію від сонячного світла, але можуть бути зроблені більш гнучкими, прозорими (або, принаймні, напівпрозорими) і можуть бути налаштовані для поглинання тільки певних довжин хвиль світла. Це потенційно робить їх ідеальними для покрівлі теплиць — вони можуть пропускати більшу частину світла для рослин, при цьому збираючи достатньо енергії, щоб компенсувати пристойну частину енергетичних потреб об’єкта.

«Рослини використовують тільки кілька довжин хвиль світла для фотосинтезу, і ідея полягає в тому, щоб створити теплиці, які виробляють енергію з цього невикористаного світла, водночас пропускаючи більшу частину фотосинтетичної смуги світла», — каже Брендан О’Коннор, відповідний автор дослідження. «Однак досі не було зрозуміло, скільки енергії теплиця могла б отримати, якщо б використовувала ці напівпрозорі, селективні по довжині хвилі органічні сонячні елементи».

Щоб дізнатися відповідь на це питання, дослідники зробили модель, яка показує, скільки енергії буде надходити від теплиці з ОСЕ на даху, у порівнянні з кількістю енергії, яку вона споживає. Ідея полягала в тому, щоб знайти точку, в якій теплиця стає енергетично нейтральною, тобто вона генерує достатньо енергії від Сонця, щоб повністю живити себе.

Для цього дослідження теоретичні теплиці були змодельовані на основі енергії, необхідної для вирощування томатів у трьох місцях з різним кліматом — Аризона, Північна Кароліна і Вісконсин. Як бонус, ОСЕ також є ефективними теплоізоляторами, які допомагають підтримувати потрібну температуру.

Команда виявила, що кількість корисного світла, яке недоотримають рослини всередині, буде незначним, але вигоди того варті. Наприклад, у сонячній Аризоні теплиця з встановленими ОСЕ може стати енергетично нейтральною, блокуючи лише 10 % світла, необхідного для рослин. За словами команди, це не повинно негативно вплинути на рослини. Насправді, вихід енергії можна подвоїти, якщо уловлювати трохи більше світла.

Полупрозрачные солнечные элементы могут сделать теплицы

У Північній Кароліні сонячне світло трохи розсіяне, тому теплиці потрібно забрати 20 % фотосинтетичного світла, щоб стати енергетично нейтральною. Холодних зим Вісконсину було б занадто багато, щоб коли-небудь досягти нейтралітету, але ці теплиці все ще могли б виробити майже половину їхніх енергетичних потреб.

«Хоча в технології використовуються невибагливі рослини, ми вважаємо, що вплив буде незначним на ріст і інших рослин і що компроміс буде мати фінансовий сенс для виробників», — говорить О’Коннор.

Це не перший раз, коли дослідники ставлять сонячні батареї на дахах теплиць. Ще в 2012 році іспанська команда розробила систему, яка використовувала б надмірне річне сонячне світло для отримання енергії, впускаючи весь спектр протягом зими, коли це необхідно.

У 2017 році аналогічне дослідження перевірило сонячні елементи пурпурного кольору, вбудовані в парникові панелі. Основну увагу було приділено рослинній стороні рівняння, а не енергетичній спрямованості нового дослідження. Було виявлено, що 80 % рослин не були порушені тьмяним світлом, в той час як 20 % насправді росли краще, ніж при повному сонячному світлі.

За матеріалами newatlas.com

Натхнення: econet.ru

Кнопка «Наверх»
Закрыть