Põhja -Carolina osariigi ülikooli teadlaste meeskond, kes töötab koos orgaaniline fotogalvaaniline element (OPV) ettevõte NextGen Nano on näidanud, kuidas poolläbipaistvate orgaaniliste päikesepatareide (OSC) lisamine kasvuhoonetesse võimaldab kasvatajatel toota elektrit ja samal ajal salatit kasvatada, vähendades kasvuhooneenergia nõudlust. Tulemused loovad aluse energiatootmisele kasvuhoone säästval kasvatamisel.
Uuring, avaldatud aastal Rakuaruanded Füüsika, leidis, et punast salatit saab kasvatada kasvuhoonetes, kus on OSC -d, mis filtreerivad välja päikeseenergia tootmiseks kasutatava valguse lainepikkused. See näitab kasvuhoonetes läbipaistvate päikesepaneelide kasutamise otstarbekust nende suure elektrinõudluse rahuldamiseks, vähendamata samal ajal põllukultuuri saagikust.
30-päevase perioodi jooksul kasvatati nelja salatirühma erinevate heledate värvikompositsioonide all, kasutades OSC-filtreid. See hõlmas kontrollrühma, mis oli avatud kogu valge valguse spektrile. Kontrollrühma ja katserühmade vahel ei leitud olulist erinevust värske massi või klorofülli sisalduses, mis viitab sellele, et elektri tootmiseks vajalike valgusspektri selektiivsete osade eemaldamine ei mõjutanud põllukultuuri kasvu. Seejärel saab kogutud lainepikkusi kasutada kasvuhoone kasvatamiseks vajalike energiamahukate valgustus-, soojusjuhtimis- ja niisutussüsteemide toiteks.
"Kasvuhooneid kasutatakse taimede kasvatamiseks, kuna need suurendavad oluliselt saaki võõrsilises kliimas, vähendades samal ajal veetarbimist ja pestitsiidide kasutamist võrreldes tavapärase põllumajandusega," selgitas doktor Carr Ho, NextGen Nano teadlane. “Kuid kasvuhooneklaasid on halva soojusisolatsiooniga, seega tuleb optimaalsete tingimuste säilitamiseks paigaldada kütte- ja ventilatsioonisüsteemid. Koos lisavalgustusega toob see kaasa suured ja jätkusuutmatud energiatarbed.
"Selle uuringuga on NCSU teadlased leidnud viisi kasvuhoonete kasvatamiseks ilma traditsiooniliste suurte energiavajadusteta," jätkas Ho. "Kasutades õigete optiliste katete ja disainifunktsioonidega OSC-sid, saavad kasvatajad hallata kasvuhoones valguse läbilaskvust, elektritootmist ja soojuskoormust, et saavutada kõrge tootlikkus madala energiatarbega.
DBR -katete kasutamine mitte ainult ei võimalda suurendada elektritootmist, vaid seda saab kasutada ka kasvuhoone ülekuumenemise vähendamiseks. Näitame, et Californias Sacramentos asuva kasvuhoone puhul võib kasvuhoone ülekuumenemise tundide arvu vähendada 280 -lt 82 -le, kui kasutatakse OSC -sid, mille DBR on häälestatud peegeldama NIR -valgust. Kuigi see ei avalda suurt mõju energiavajadusele, parandab see eeldatavasti taimekasvatust.
Lõpuks näidati, et OSC elektroodide kasutamine, mis võivad toimida ka madala ε kattega, vähendab oluliselt kasvuhoone küttekoormust. Kombineerides minimaalset mõju, mida täheldatakse jaamade tootlikkusele, elektritootmisele ja täiustatud soojusjuhtimisele ST-OSC kasutamisega, võib arvata, et OSC-de integreerimine kasvuhoonetega on paljutõotav strateegia keskkonnasäästliku suure intensiivsusega kasvuhoonepõhise põllumajanduse saavutamiseks.
"Kasvuhoonetes tootmist suurendavate OSC -de väljatöötamiseks on vaja täiendavaid uuringuid. Kuid NextGen Nano toetatud uuringud näitavad kindlasti, et OSC-de integreerimine kasvuhoonekasvatusse on paljutõotav strateegia jätkusuutliku ja suure intensiivsusega kasvuhoonepõhise põllumajanduse saavutamiseks. ”
Lisaks selle paberi toele on NextGen Nano välja töötanud patenteeritud OPV -seadme, mida saab kasutada järgmise põlvkonna päikeseenergia tootmisel. See tehnoloogia on valmistatud paindlikest, tugevatest, maasõbralikest biopolümeeridest, mille eesmärk on asendada traditsioonilised haprad päikesepatareid, mis on valmistatud toksiinidest raskmetallidest, nagu plii perovskiidid.
Kasvuhoone valgustuse nõuded sõltuvad geograafilisest asukohast ja põllukultuurist. Kuigi salat kasvab ST-OSC-de all hästi, on see teadaolevalt varjutaluv kultuur.7 Taimede puhul, mille valgustusnõuded on suuremad, võib vaja minna alternatiivseid ST-OSC seadme konstruktsioone ja aktiivseid kihte. Kasvuhoone asukoht määrab ka igapäevase kasvuhoonesse siseneva päikesekiirguse ning ruumi kütte- ja jahutusvajaduse. Selles jaotises käsitleme ST-OSC projekteerimise kaalutlusi, mis mõjutavad põllukultuuride tootmist, elektritootmist ja rajatise soojuskoormust.
Täielik uurimistöö on kättesaadav Cell Reports'is veebisait. NextGen Nano muude tootearenduste kohta lisateabe saamiseks külastage ettevõtte veebisaiti http://nextgen-nano.co.uk/.