Исследователи Университета штата Северная Каролина выяснили, что многие тепличные комплексы смогут полноценно обеспечивать себя энергией при установке на крыше полупрозрачных солнечных батарей.
Такие фотоэлектрические панели пропускают свет, который необходим растениям для фотосинтеза (длина волны 400-700 нм), а остальной световой поток задерживается и преобразуется в электроэнергию. При этом прозрачные панели являются эффективными теплоизоляторами, так как отражают инфракрасное излучение: с ними помещение меньше нагревается от солнца, а в холодное время года лучше сохраняет тепло.
При создании прозрачных фотоэлементов применяются органические соединения, которые дают возможность изменять степень поглощения различных спектров света.
Исследование выполнялось с помощью компьютерного моделирования, позволяющего оценить, сколько энергии будут вырабатывать солнечные панели и хватит ли ее для компенсации расходов электричества, необходимых для нормального функционирования теплицы.
В первую очередь это затраты на охлаждение и отопление, обязательные для поддержания оптимальной для растений температуры. Параметры определялись для парников, предназначенных для выращивания томатов и располагающихся на территории штатов Северная Каролина, Аризона и Висконсин.
Полупрозрачные солнечные панели дают возможность сделать выбор между количеством поступающего к растениям света и объемом вырабатываемой электроэнергии. Поэтому владельцы теплиц смогут выбирать баланс показателей, исходя из конкретных условий. Как показало исследование, на большие компромиссы идти не придется, особенно для парников, находящихся в теплом и умеренном климате.
Например, в штате Аризона теплица с прозрачными солнечными батареями на крыше сможет работать без внешнего источника энергии, если будет блокироваться только 10% спектра, необходимого для фотосинтеза. Дополнительно снизив светопропускание, можно получить в 2 раза больше электроэнергии.
В Северной Каролине для энергетической автономности теплицы придется задерживать уже 20% фотосинтетического спектра света. В более холодном Висконсине солнечные батареи при нормальном светопропускании обеспечат лишь до 46% от общих затрат электроэнергии.
По мнению исследователей, небольшое ограничение количества света незначительно повлияет на растения. Зато владельцы теплиц смогут значительно экономить на электроэнергии, поэтому установка прозрачных солнечных панелей будет выгодна. Результаты работы ученых были опубликованы в журнале Joule.