Tým výzkumníků ze Státní univerzity v Severní Karolíně, který pracuje s organický fotovoltaický článek (OPV) společnost NextGen Nano, ukázala, jak přidání poloprůhledných organických solárních článků (OSC) do skleníků umožňuje pěstitelům vyrábět elektřinu a současně pěstovat salát, čímž se snižují nároky na skleníkovou energii. Výsledky položí základy pro výrobu energie v udržitelném pěstování skleníků.
Výzkum publikovaný v Buněčné zprávy Fyzikální věda, zjistili, že červený salát lze pěstovat ve sklenících s OSC, které odfiltrují vlnové délky světla používané k výrobě sluneční energie. To dokazuje proveditelnost použití transparentních solárních panelů ve sklenících, aby se splnily jejich vysoké nároky na elektřinu, aniž by došlo ke snížení výnosu plodin.
Po dobu 30 dnů byly čtyři skupiny salátu pěstovány v různých barevných kompozicích světla pomocí filtrů OSC. To zahrnovalo kontrolní skupinu vystavenou plnému spektru bílého světla. Nebyl nalezen žádný významný rozdíl v obsahu čerstvé hmotnosti nebo chlorofylu mezi kontrolní skupinou a experimentálními skupinami, což naznačuje, že odstranění selektivních částí světelného spektra potřebných k výrobě elektřiny neovlivnilo růst plodiny. Sklizené vlnové délky by pak mohly být použity k napájení energeticky náročných osvětlovacích, tepelných a zavlažovacích systémů potřebných pro pěstování ve skleníku.
"Skleníky se používají k pěstování rostlin, protože drasticky zvyšují výnosy v nepůvodním podnebí a současně snižují spotřebu vody a používání pesticidů ve srovnání s konvenčním zemědělstvím," vysvětlil doktor Carr Ho, vědecký pracovník společnosti NextGen Nano. "Zasklení skleníků má špatnou tepelnou izolaci, takže je třeba nainstalovat topné a ventilační systémy, které pomohou udržovat optimální podmínky." Spolu s doplňkovým osvětlením to vede k velké, neudržitelné spotřebě energie.
"Díky tomuto výzkumu našli vědci z NCSU způsob pěstování ve skleníku, aniž by s tím byly tradičně spojeny velké energetické nároky," pokračoval Ho. "Použitím OSC se správnými optickými povlaky a konstrukčními prvky mohou pěstitelé řídit přenos světla, výrobu energie a tepelné zátěže ve skleníku pro vysokou produktivitu při nízkoenergetickém využití."
Použití povlaků DBR poskytuje nejen příležitost ke zvýšení výroby energie, ale může být také použito ke snížení přehřívání ve skleníku. Ukazujeme, že ve skleníku v Sacramentu v Kalifornii lze počet hodin, kdy se skleník přehřívá, snížit z 280 na 82 hodin při použití OSC s DBR vyladěným tak, aby odrážel světlo NIR. I když to nemá velký dopad na poptávku po energii, očekává se, že to zlepší produkci plodin.
Nakonec se ukázalo, že použití OSC elektrod, které mohou fungovat také jako povlaky s nízkým e, výrazně snižuje tepelné zatížení skleníku. Kombinace minimálního dopadu pozorovaného na produktivitu zařízení spolu s výrobou energie a zlepšeným řízením teploty s využitím ST-OSC naznačuje, že integrace OSC se skleníky je slibnou strategií k dosažení ekologicky udržitelného vysoce intenzivního skleníkového zemědělství.
"Je zapotřebí dalšího výzkumu k vývoji OSC schopných zvýšit produkční výnosy ve sklenících." Ale výzkum podporovaný společností NextGen Nano určitě naznačuje, že integrace OSC do skleníkového pěstování je slibnou strategií k dosažení udržitelného, vysoce intenzivního skleníkového zemědělství. “
Kromě podpory tohoto článku vyvinula společnost NextGen Nano patentované zařízení OPV, které lze použít v příští generaci sluneční energie. Tato technologie je vyrobena z flexibilních, robustních, k Zemi šetrných biopolymerů s cílem nahradit tradiční křehké solární články vyrobené z těžkých kovů toxinů, jako jsou olovnaté perovskity.
Požadavky na osvětlení ve skleníku budou záviset na geografické poloze a plodině. Zatímco se ukazuje, že salát dobře roste pod ST-OSC, je známo, že je to plodina tolerantní ke stínu.7 Pro závody, které mají větší požadavky na osvětlení, mohou být zapotřebí alternativní návrhy zařízení ST-OSC a aktivní vrstvy. Umístění skleníku bude také určovat denní sluneční záření vstupující do skleníku a také potřeby vytápění a chlazení prostoru. V této části zvažujeme konstrukční úvahy ST-OSC, které ovlivňují rostlinnou výrobu, výrobu elektřiny a tepelné zatížení zařízení.
Celý výzkumný dokument je dostupný ve zprávách o buňkách webových stránkách . Další informace o dalším vývoji produktů NextGen Nano naleznete na webových stránkách společnosti http://nextgen-nano.co.uk/.