Принято считать, что солнечная энергетика плохо совместима с растениеводством. Ведь и растения, и солнечные батареи нуждаются в солнечном свете. Но, по словам ученых, этот конфликт можно разрешить при помощи полупрозрачных солнечных панелей, встраиваемых в крыши теплиц. Такие панели захватывают лишь ту часть светового спектра, которая не нужна растениям для фотосинтеза. Электричества же, которые они вырабатывают, достаточно для полной самодостаточности этой теплицы.
О создании такого симбиоза рассказали исследователи из Университета штата Северная Каролина. По их словам, он становится возможным благодаря органическим солнечным батареям (OSC, organic solar cells). Такие батареи имеют несколько преимуществ перед традиционными конструкциями. Они сохраняют способность получать энергию из солнечного света, но могут быть более гибкими и полупрозрачными. А самое важное - их можно настроить на поглощение волн света лишь определенной длины. Это делает их идеальными для использования в теплицах. Батареи пропускают большую часть света, необходимого растениям, а поглощают лишь небольшую часть, которая конвертируется в электричество. Также они являются эффективным изолятором, помогающим поддерживать в теплице постоянную температуру.
По словам Брендана О'Коннора, одного из авторов исследования, до сих пор не было понятно, насколько эффективным и выгодным будет такое сочетание. Исследователи смоделировали, сколько энергии будет вырабатывать среднестатистическая теплица с солнечными панелями в крыше по сравнению с количеством энергии, которое она обычно потребляет. Идея заключалась в том, чтобы найти точку равновесия - положение, в котором теплица будет генерировать достаточно энергии, чтобы полностью покрывать собственные нужды.
Теоретические теплицы для выращивания помидоров были размещены в трех штатах США с разным климатом - в пустынной Аризоне, влажной субтропической Северной Каролине и резко континентальном Висконсине.
Оказалось, что для полной самодостаточности теплицы батареям все же нужно поглощать часть спектра, необходимого для фотосинтеза. Но эта часть настолько незначительна, что ее потеря не оказывает значительного влияния на рост томатов.
Так, в солнечной Аризоне теплица с органическими солнечными батареями становится энергонезависимой при блокировании всего 10% света, необходимого растениям. Если довести затемнение до 20%, выход энергии удваивается, теплица выходит в плюс, но томаты продолжают расти.
В Северной Каролине, где солнечные дни более редки, теплице нужно блокировать 20% фотосинтетического спектра для полной энергонезависимости. При затемнении на 10% теплица компенсирует собственные энергозатраты лишь частично.
“Хотя технология использует часть света, необходимого растениям, мы считаем, что ее влияние на их рост будет очень незначительным. Этот компромисс явно будет иметь финансовый смысл для фермеров”, - говорит О'Коннор.
Это не первый случай, когда исследователи изучают возможность установки солнечных батарей на крышах теплиц. В 2017 году в рамках похожего исследования ученые тестировали, как влияют на рост растений полупрозрачные солнечные батареи пурпурного цвета. При этом упор делался именно на реакцию разных видов растений, а не на энергоэффективность. Тогда оказалось, что 80% растений ничуть не страдают от более темного красного света, а 20% при таком затемнении растут даже лучше. Так что использование солнечных панелей на теплицах может стать выгодным вариантом, по крайней мере, для некоторых видов.
Если хотите получать новости через мессенджер, подписывайтесь на новый Telegram-канал iGate
