Ново поколение оранжерии с полупрозрачни слънчеви панели ще бъдат енергийно автономни

Изследователи от Университета на Северна Каролина са установили, че много оранжерийни комплекси могат пълноценно да се самоосигуряват с електроенергия, ако поставят на покривите си полупрозрачни слънчеви панели.

“Растенията използват само определени дължини на светлинните вълни за фотосинтеза. Идеята е да се създадат оранжерии с полупрозрачни слънчеви панели, които да произвеждат енергия от тази неизползвана светлина, като същевременно позволяват на по-голяма част от светлината , необходима за фотосинтеза, да преминава през панелите “- разказва Брендън О’Конър, един от авторите на изследването и доцент по машинно и аерокосмическо инженерство в Университета на Северна Каролина . „Ние можем да направим това, като използваме органични слънчеви клетки, които ще ни позволяват да настроим спектъра на светлина, който слънчевите панели да поглъщат и който не е нужен на растенията за фотосинтеза. Досега обаче не беше ясно колко енергия би могла да бъде уловена при използването на тези полупрозрачни селективни органични слънчеви клетки. “

Тези фотоелектрически панели ще пропускат светлината, необходима на растенията за фотосинтеза (дължина на вълната 400-700 нм), а останалият светлинен поток ще се задържа и преобразува в електроенергия. Освен това полупрозрачните панели ще са ефективен топлоизолатор, тъй като отразяват инфрачервеното излъчване. Така помещението ще се нагрява по-малко от слънцето, а в студено време по-добре ще задържа топлината.

При създаването на полупрозрачните фотоелементи се използват органични съединения, които дават възможност да се променя степента на поглъщане на различните спектри на светлината.

Изследването се осъществило с помощта на компютърно моделиране, позволяващо да се оцени, колко енергия ще изработват слънчевите панели и ще стигне ли произведената електроенергия за компенсиране на разходите за електричество, необходими за нормалното функциониране на оранжерията.

Преди всичко тези разходи са свързани с отоплението и охлаждането, необходими за нормалната работа на оранжерията. Параметрите са се определяли за оранжерии, разположени в щатите Северна Каролина, Аризона и Уисконсин и предназначени за отглеждане на домати.

Полупрозрачните слънчеви панели дават възможност да се избира между количеството постъпваща светлина към растенията и количеството произведена електроенергия. Така собствениците на оранжериите ще могат да определят нужния баланс на показателите, в зависимост от конкретните условия. Както е показало изследването, големи компромиси няма да е нужно да се правят, особено за оранжерии, разположени в топъл или умерен климат.

Например, в щата Аризона оранжерия с полупрозрачни слънчеви панели на покрива ще може да работи без външен източник на електроенергия, ако блокира само 10% от спектъра, необходим за фотосинтеза. С допълнително намаляване на пропускането на светлина, може да се получи 2 пъти повече електроенергия.

В Северна Каролина за енергийната автономност на оранжерията ще се налага да се задържа 20% от фотосинтезиращия спектър на светлината. В по-студения Уисконсин слънчевите батерии при нормално пропускане на светлина нужна за фотосинтеза ще могат да осигуряват само 46% от общите разходи за електроенергия.

По мнението на изследователите незначително ограничаване на количеството светлина няма да има сериозно отражение върху растежа на растенията. Но за сметка на това, собствениците на оранжерии ще могат да направят значителни икономии за електроенергия и затова монтажа на полупрозрачни слънчеви панели е икономически изгоден.

Подробни резултати от изследването са публикувани в списание Joule.