下一代溫室可能完全由太陽能供電

許多溫室可以通過利用透明的太陽能電池板來獲取能量-主要是從植物不用于光合作用的光波長中獲取能量。這是由北卡羅萊納州立大學的工程、植物生物學和物理學研究人員進行的一項新的建模研究的結(jié)果。

這項研究的相應作者、NC State的機械和航空航天工程副教授布蘭登·奧康納（Brendan O"Connor）說：“植物只利用一些波長的光進行光合作用，其想法是建立溫室，利用那些未使用的光來制造能量，同時讓大部分光合帶通過。”“我們能夠通過使用有機太陽能電池來做到這一點，因為它們允許我們調(diào)整太陽能電池吸收的光的光譜，這樣我們就可以集中精力使用植物不使用的大部分波長的光。然而，到目前為止，還不清楚溫室能捕獲多少能量，如果它使用這些半透明的，波長選擇性的有機太陽能電池。”

為了解決這個問題，研究人員使用了一個計算模型來估計如果溫室屋頂上有半透明的有機太陽能電池，溫室能產(chǎn)生多少能量-以及這是否足以抵消溫室有效運行所需的能量。該模型是為了估計亞利桑那州、北卡羅來納州和威斯康星州種植西紅柿的溫室的能源使用情況而開發(fā)的。

奧康納說：“溫室中的大量能源使用來自加熱和冷卻，因此我們的模型側(cè)重于計算維持番茄生長的最佳溫度范圍所需的能源負荷。該模型還計算了當太陽能電池被放置在屋頂時，溫室在每個地點產(chǎn)生的能量。

這個模型是復雜的，因為在太陽能電池產(chǎn)生的功率和它們允許通過的光合帶中的光量之間有一個復雜的權(quán)衡?；旧希绻N植者愿意犧牲更大數(shù)量的光合生長，他們就能產(chǎn)生更多的能量。

更重要的是，用于這種分析的太陽能電池是有效的絕緣體，因為它們反射紅外光。這有助于使溫室在夏天保持涼爽，同時在冬天捕捉更多的溫暖。

最終的結(jié)果是，對于許多溫室經(jīng)營者來說，這種權(quán)衡可能是一個小的權(quán)衡。特別是在溫暖或溫帶氣候下的溫室。

例如，在亞利桑那州，溫室可以成為能量中性-不需要外部電源-同時只阻止10%的光合光帶。然而，如果種植者愿意阻止更多的光合光，他們可以產(chǎn)生兩倍的能量，他們需要操作溫室。在北卡羅來納州，溫室可以成為能量中性，同時阻止20%的光合光。在威斯康星州，溫室不能使用半透明的太陽能電池成為中性能源-在冬天保持溫室溫暖需要太多的能量。然而，太陽能電池可以滿足溫室46%的能源需求。

奧康納說：“雖然這項技術(shù)確實使用了一些植物所依賴的光，但我們認為對植物生長的影響是可以忽略不計的，而這種權(quán)衡對種植者來說是有經(jīng)濟意義的。”

論文《通過整合半透明有機太陽能電池實現(xiàn)凈零能源溫室》發(fā)表在《焦耳》雜志上。