Теплицы с прозрачными солнечными батареями сами обеспечивают себя электричеством

Сельское хозяйство может стать энергетически нейтральным благодаря новому поколению теплиц, на обслуживание которых уже не требуется электричество извне. Для этого ученые из Университета штата Северная Каролина придумали использовать солнечную энергию. Об этом пишут на сайте учебного заведения.

Теплицы, оборудованные прозрачными солнечными батареями, собирают энергию, поглощая лишь те волны света, длина которых не нужна растениям для процесса фотосинтеза.

«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», — рассказыает Брендан О’Коннор, автор исследования и доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники в штате Северная Каролина. «Мы можем сделать это, используя органические солнечные элементы, потому что они позволяют нам настраивать спектр света, который поглощает солнечный элемент — поэтому мы можем сосредоточиться на использовании длин волн света, которые не используются растениями. Однако, до сих пор не было ясно, сколько энергии теплица могла бы собрать, если бы использовала эти полупрозрачные, селективные по длине волны, органические солнечные элементы».

Исследователи использовали вычислительную модель для оценки того, сколько энергии может вырабатывать теплица, если на ее крыше установлены полупрозрачные органические солнечные элементы, и будет ли этой энергии достаточно, чтобы компенсировать количество энергии, необходимое теплице для эффективной работы. Модель была разработана для оценки энергопотребления теплиц, выращивающих помидоры в точках Аризоны, Северной Каролины и Висконсина.

«Большая часть потребления энергии в теплицах исходит от отопления и охлаждения, поэтому наша модель была сосредоточена на расчете энергетической нагрузки, необходимой для поддержания оптимального диапазона температур для роста томатов», — говорит О’Коннор.

В Аризоне теплицы могут стать энергетически нейтральными, не требуя внешнего источника энергии и при этом блокируя только 10% фотосинтетической полосы света. Однако, если производители хотят блокировать больше фотосинтетического света, они могут генерировать вдвое больше энергии, чем требуется для работы теплицы. В Северной Каролине теплица может стать энергетически нейтральной, блокируя 20% фотосинтетического света. В Висконсине теплицы не могли стать энергетически нейтральными, используя полупрозрачные солнечные элементы — для поддержания теплицы в тепле зимой требуется слишком много энергии. Тем не менее, солнечные элементы могут удовлетворить до 46% потребности в теплице.