Pētnieku komanda Ziemeļkarolīnas štata universitātē, sadarbojoties ar organisko fotoelementu (OPV) uzņēmums NextGen Nano ir parādījis, kā daļēji caurspīdīgu organisko saules bateriju (OSC) pievienošana siltumnīcām ļauj audzētājiem ražot elektroenerģiju un vienlaikus audzēt salātus, samazinot siltumnīcas enerģijas pieprasījumu. Rezultāti radīs pamatu enerģijas ražošanai ilgtspējīgā siltumnīcu audzēšanā.
Pētījums, kas publicēts Šūnu ziņojumi Fiziskā zinātne, atklāja, ka sarkanos salātus var audzēt siltumnīcās ar OSC, kas filtrē saules viļņu garumus, ko izmanto saules enerģijas ražošanai. Tas parāda, vai siltumnīcās ir iespējams izmantot caurspīdīgus saules paneļus, lai apmierinātu to augstās elektroenerģijas prasības, vienlaikus nesamazinot ražu.
30 dienu laikā četras salātu grupas tika audzētas dažādās gaišas krāsas kompozīcijās, izmantojot OSC filtrus. Tas ietvēra kontroles grupu, kas pakļauta pilnam baltas gaismas spektram. Netika konstatētas būtiskas svaigas svara vai hlorofila satura atšķirības starp kontroles grupu un eksperimentālajām grupām, kas liek domāt, ka selektīvo gaismas spektra daļu noņemšana, kas nepieciešama elektroenerģijas ražošanai, neietekmēja ražas augšanu. Novāktos viļņu garumus pēc tam varētu izmantot, lai darbinātu energoietilpīgās apgaismojuma, siltuma pārvaldības un apūdeņošanas sistēmas, kas nepieciešamas siltumnīcu audzēšanai.
"Siltumnīcas tiek izmantotas augu audzēšanai, jo tās krasi palielina ražu svešā klimatā, vienlaikus samazinot ūdens patēriņu un pesticīdu lietošanu salīdzinājumā ar parasto lauksaimniecību," skaidroja doktors Karrs Ho, NextGen Nano pētnieks. “Bet siltumnīcas stiklojumam ir slikta siltumizolācija, tāpēc ir jāuzstāda apkures un ventilācijas sistēmas, lai palīdzētu uzturēt optimālus apstākļus. Kopā ar papildu apgaismojumu tas rada lielus, ilgtspējīgus enerģijas patēriņus.
"Ar šo pētījumu NCSU zinātnieki ir atraduši veidu, kā audzēt siltumnīcas, bez lielām enerģijas prasībām, kas tradicionāli ir saistītas ar to," turpināja Ho. “Izmantojot OSC ar pareizajiem optiskajiem pārklājumiem un dizaina iezīmēm, audzētāji var pārvaldīt gaismas caurlaidību, elektroenerģijas ražošanu un siltuma slodzes siltumnīcā, lai nodrošinātu augstu produktivitāti zemas enerģijas izmantošanas apstākļos.
DBR pārklājumu izmantošana ne tikai dod iespēju palielināt enerģijas ražošanu, bet arī var tikt izmantota, lai samazinātu siltumnīcas pārkaršanu. Mēs parādām, ka siltumnīcai Sakramento, Kalifornijā, siltumnīcas pārkaršanas stundu skaitu var samazināt no 280 līdz 82 stundām, izmantojot OSC ar DBR, kas noregulēts, lai atspoguļotu NIR gaismu. Lai gan tam nav lielas ietekmes uz enerģijas pieprasījumu, paredzams, ka tas uzlabos augkopību.
Visbeidzot, tika pierādīts, ka, izmantojot OSC elektrodus, kas var darboties arī kā pārklājumi ar zemu ε, ievērojami samazinās siltumnīcas sildīšanas slodze. Apvienojot minimālo ietekmi uz iekārtu produktivitāti, kā arī elektroenerģijas ražošanu un uzlabotu siltuma pārvaldību, izmantojot ST-OSC, var secināt, ka OSC integrēšana siltumnīcās ir daudzsološa stratēģija, lai panāktu videi ilgtspējīgu augstas intensitātes siltumnīcu lauksaimniecību.
“Ir nepieciešami turpmāki pētījumi, lai izstrādātu OSC, kas spēj palielināt siltumnīcu ražošanas ražu. Bet NextGen Nano atbalstītais pētījums noteikti liecina, ka OSC integrēšana siltumnīcu audzēšanā ir daudzsološa stratēģija, lai panāktu ilgtspējīgu, augstas intensitātes siltumnīcu lauksaimniecību. ”
Papildus šī dokumenta atbalstam NextGen Nano ir izstrādājis patentētu OPV ierīci, ko var izmantot nākamās paaudzes saules enerģijā. Šī tehnoloģija ir izgatavota no elastīgiem, izturīgiem, Zemei draudzīgiem biopolimēriem, lai aizstātu tradicionālās trauslās saules baterijas, kas izgatavotas no toksīniem smagajiem metāliem, piemēram, svina perovskītiem.
Apgaismojuma prasības siltumnīcā būs atkarīgas no ģeogrāfiskās atrašanās vietas un ražas. Lai gan ir pierādīts, ka salāti labi aug zem ST-OSC, ir zināms, ka tā ir ēnu izturīga kultūra.7 Augiem, kuriem ir lielākas apgaismojuma prasības, var būt nepieciešami alternatīvi ST-OSC ierīču dizaini un aktīvie slāņi. Siltumnīcas atrašanās vieta arī noteiks ikdienas saules starojuma iekļūšanu siltumnīcā, kā arī telpas apkures un dzesēšanas vajadzības. Šajā sadaļā mēs apsveram ST-OSC projektēšanas apsvērumus, kas ietekmē augkopību, elektroenerģijas ražošanu un iekārtas siltuma slodzi.
Pilns pētnieciskais darbs ir pieejams šūnu ziņojumos mājas lapa. Lai iegūtu papildinformāciju par citiem NextGen Nano izstrādājumiem, apmeklējiet uzņēmuma vietni http://nextgen-nano.co.uk/.