Šiaurės Karolinos valstijos universiteto mokslininkų komanda, dirbanti su organinis fotoelektros elementas (OPV) bendrovė NextGen Nano pademonstravo, kaip šiltnamiuose pridėjus pusiau permatomus organinius saulės elementus (OSC), augintojai gali gaminti elektros energiją ir tuo pačiu metu auginti salotas, taip sumažinant šiltnamio energijos poreikį. Rezultatai padės pagrindus elektros gamybai tvariai auginant šiltnamiuose.
Tyrimas, paskelbtas m Ląstelių ataskaitos Fizinis mokslas, nustatė, kad raudonąsias salotas galima auginti šiltnamiuose su OSC, kurie išfiltruoja šviesos bangos ilgius, naudojamus saulės energijai generuoti. Tai rodo, kad šiltnamiuose galima naudoti skaidrias saulės baterijas, kad būtų patenkinti dideli elektros energijos poreikiai, nesumažinant derliaus.
Per 30 dienų keturios salotų grupės buvo auginamos skirtingomis šviesios spalvos kompozicijomis, naudojant OSC filtrus. Tai apėmė kontrolinę grupę, kuri buvo veikiama visu baltos šviesos spektru. Nebuvo rasta jokio reikšmingo šviežio svorio ar chlorofilo kiekio skirtumo tarp kontrolinės grupės ir eksperimentinių grupių, o tai rodo, kad pašalinus selektyvias šviesos spektro dalis, reikalingas elektrai gaminti, derliaus augimas neturėjo įtakos. Tada surinkti bangos ilgiai galėtų būti naudojami energijai imliam apšvietimui, šilumos valdymo ir drėkinimo sistemoms, reikalingoms šiltnamiuose auginti, maitinti.
„Šiltnamiai naudojami augalams auginti, nes jie drastiškai padidina derlių ne vietiniame klimate, tuo pačiu sumažinant vandens suvartojimą ir pesticidų naudojimą, palyginti su tradiciniu ūkininkavimu“, – aiškino „NextGen Nano“ mokslininkas daktaras Carras Ho. „Tačiau šiltnamio stiklai turi prastą šilumos izoliaciją, todėl reikia įrengti šildymo ir vėdinimo sistemas, kurios padėtų išlaikyti optimalias sąlygas. Kartu su papildomu apšvietimu tai lemia didelius ir netvarius energijos sąnaudas.
„Šiuo tyrimu NCSU mokslininkai rado būdą, kaip auginti šiltnamius be didelių, tradiciškai su tuo susijusių energijos poreikių“, – tęsė Ho. „Naudodami OSC su tinkamomis optinėmis dangomis ir dizaino ypatybėmis, augintojai gali valdyti šviesos pralaidumą, energijos gamybą ir šilumines apkrovas šiltnamyje, kad būtų užtikrintas didelis produktyvumas naudojant mažai energijos.
DBR dangų naudojimas ne tik suteikia galimybę padidinti elektros energijos gamybą, bet ir gali būti naudojamas sumažinti perkaitimą šiltnamyje. Parodome, kad šiltnamyje Sakramente, Kalifornijoje, šiltnamio perkaitimo valandų skaičius gali būti sumažintas nuo 280 iki 82 valandų, kai naudojami OSC su DBR, suderintu atspindėti NIR šviesą. Nors tai neturi didelės įtakos energijos paklausai, tikimasi, kad tai pagerins augalininkystę.
Galiausiai buvo įrodyta, kad naudojant OSC elektrodus, kurie taip pat gali veikti kaip mažai ε turinčios dangos, žymiai sumažėjo šiltnamio šildymo apkrova. Sujungus minimalų poveikį augalų produktyvumui, taip pat energijos gamybą ir patobulintą šilumos valdymą naudojant ST-OSC, galima teigti, kad OSC integravimas su šiltnamiais yra perspektyvi strategija siekiant ekologiškai tvaraus didelio intensyvumo šiltnamiuose pagrįsto žemės ūkio.
„Reikia atlikti tolesnius tyrimus, kad būtų sukurti OSC, galintys padidinti produkcijos derlių šiltnamiuose. Tačiau „NextGen Nano“ paremti tyrimai neabejotinai rodo, kad OSC integravimas į auginimą šiltnamiuose yra daug žadanti strategija, siekiant tvaraus, didelio intensyvumo šiltnamio efektą sukeliančių žemdirbių.
Be šio dokumento palaikymo, „NextGen Nano“ sukūrė patentuotą OPV įrenginį, kuris gali būti naudojamas naujos kartos saulės energijai gaminti. Ši technologija pagaminta iš lanksčių, tvirtų, žemei nekenksmingų biopolimerų, siekiant pakeisti tradicinius trapius saulės elementus, pagamintus iš toksinų sunkiųjų metalų, tokių kaip švino perovskitai.
Apšvietimo poreikiai šiltnamyje priklausys nuo geografinės padėties ir derliaus. Nors įrodyta, kad salotos gerai auga naudojant ST-OSC, žinoma, kad jos yra atsparios atspalviui.7 Augalams, kuriems reikia didesnio apšvietimo, gali prireikti alternatyvių ST-OSC įrenginių dizaino ir aktyvių sluoksnių. Šiltnamio vieta taip pat lems kasdienį į šiltnamį patenkančios saulės spinduliuotės kiekį, taip pat patalpų šildymo ir vėsinimo poreikius. Šiame skyriuje mes svarstome ST-OSC projektavimo aplinkybes, kurios turi įtakos pasėlių gamybai, elektros gamybai ir įrenginio šiluminei apkrovai.
Visą tyrimo dokumentą galima rasti langelių ataskaitose Interneto svetainė. Norėdami gauti daugiau informacijos apie kitus „NextGen Nano“ gaminių pokyčius, apsilankykite įmonės svetainėje http://nextgen-nano.co.uk/.