Næste generation af drivhuse kan være fuldt ud soldrevet

Mange drivhuse kan blive energineutrale ved at bruge gennemsigtige solpaneler til at høste energi-primært fra lysets bølgelængder, som planter ikke bruger til fotosyntese. Det er resultaterne af en ny modelleringsundersøgelse udført af ingeniører, plantebiologi og fysikforskere ved North Carolina State University.

"Planter bruger kun nogle lysbølgelængder til fotosyntese, og tanken er at skabe drivhuse, der producerer energi fra det ubrugte lys, samtidig med at de fleste af det fotosyntetiske lysbånd kan passere igennem, "siger Brendan O'Connor, tilsvarende forfatter af undersøgelsen og en lektor i mekanik og rumfartsteknik ved NC State. "Vi er i stand til at gøre dette ved at bruge organiske solceller, fordi de giver os mulighed for at justere det lysspektrum, som solcellen absorberer - så vi kan fokusere på at bruge det meste bølgelængder af lys, som planter ikke bruger. Imidlertid, indtil nu var det ikke klart, hvor meget energi et drivhus kunne fange, hvis det brugte disse halvgennemsigtige, bølgelængde selektiv, organiske solceller. "

For at løse dette spørgsmål, forskere brugte en beregningsmodel til at estimere, hvor meget energi et drivhus kunne producere, hvis det havde semitransparente organiske solceller på taget - og om det ville være nok energi til at opveje den mængde energi, drivhuset krævede for at fungere effektivt. Modellen blev udviklet til at estimere energiforbruget til drivhuse, der dyrker tomater på steder i Arizona, North Carolina og Wisconsin.

"Meget af energiforbruget i drivhuse kommer fra opvarmning og køling, så vores model fokuserede på at beregne den energilastning, der er nødvendig for at opretholde det optimale temperaturområde for tomatvækst, "O'Connor siger." Modellen beregnede også mængden af ​​energi, et drivhus ville producere hvert sted, når solceller blev placeret på dets tag. "

Modelleringen er kompleks, fordi der er en kompliceret afvejning mellem mængden af ​​energi, solcellerne genererer, og mængden af ​​lys i det fotosyntetiske bånd, som de tillader at passere igennem. I bund og grund, hvis avlere er villige til at ofre større mængder fotosyntetisk vækst, de kan generere mere strøm.

Hvad mere er, solcellerne, der bruges til denne analyse, er effektive isolatorer, fordi de reflekterer infrarødt lys. Dette hjælper med at holde drivhusene køligere om sommeren, samtidig med at der fanges mere varme om vinteren.

Slutresultatet er, at for mange drivhusoperatører, afvejningen kan være en lille. Især til drivhuse i varme eller tempererede klimaer.

For eksempel, i Arizona, drivhusene kunne blive energineutrale - kræver ingen ekstern strømkilde - mens de kun blokerer 10% af det fotosyntetiske lysbånd. Imidlertid, hvis avlere er villige til at blokere mere fotosyntetisk lys, de kunne generere dobbelt så meget energi, som de krævede for at drive drivhuset. I North Carolina, et drivhus kan blive energineutralt, mens det blokerer 20% af det fotosyntetiske lys. I Wisconsin, drivhuse kunne ikke blive energineutrale ved hjælp af de halvgennemsigtige solceller - at holde drivhuset varmt om vinteren kræver for meget energi. Imidlertid, solcellerne kunne opfylde op til 46% af drivhusets energibehov.

"Selvom teknologien ikke bruger nogle af de lysanlæg, der er afhængige af, vi tror, ​​at indvirkningen vil være ubetydelig for plantevækst-og at afvejningen vil give økonomisk mening for avlere, "Siger O'Connor.

Papiret, "Opnåelse af drivhusgasser med nul energi ved at integrere halvtransparente organiske solceller, "er offentliggjort i tidsskriftet Joule .