Пилотная конструкция, построенная в Калифорнии, показала, что «селективные по длине волны» теплицы могут быть спроектированы с солнечными панелями, которые обеспечивают культуры достаточным количеством солнечного света, а также питают саму конструкцию. В теплице 20% культур росли лучше, а в целом растения использовали примерно на 5% меньше воды.
Более широкие цели проекта заключались в снижении выбросов CO2 в сельском хозяйстве за счет генерации устойчивой энергии, а также в изучении способов повышения нашей продовольственной безопасности с помощью автономных теплиц.
Исследование проводилось в Калифорнийском университете в Санта-Круз Майклом Лоиком, профессором экологических исследований в этом учебном заведении.
Основная задача состояла в том, чтобы определить, как растения будут себя вести при различных условиях освещения — одном, в котором определенные длины волн света поглощаются для выработки электроэнергии. Оказалось, что 80% растений росли без изменений под воздействием нового освещения. Несколько растений на самом деле росли лучше — C. annuum (перец), Citrus aurantifolia (лайм), Fragaria × ananassa (клубника) и L. esculentum (томаты) — под пурпурными панелями.
В электронном письме профессора Лоика, адресованном Electrek, о причине выбора красного цвета, говорится: «его спектр поглощения (зеленый плюс часть синего) и спектр фотолюминесценции (красный) были как нельзя лучше соответствовали спектру поглощения хлорофилла». Это означает, что свет, необходимый солнечным элементам, и свет, который наилучшим образом стимулирует фотосинтез растений, были достаточно разными, чтобы оба могли использоваться для своих целей одновременно.
Пурпурные окрашенные панели определяются как «селективные по длине волны фотоэлектрические системы» (WSPV). Согласно проекту, их полевая эффективность составила 4%. Передовые стандартные солнечные панели превышают 22% в коммерческих лабораториях. Внимательно присмотревшись к изображению в заголовке, вы заметите, что внутри красного пластикового материала есть черные полосы. Это и есть фотоэлектрические ячейки. Стоимость солнечных панелей оценивается примерно в 65 центов за ватт.
В другом электронном письме с вопросом — «Красные панели были выше или ниже солнечных элементов?» — профессор ответил:
Выше. Наш дизайн уникален, потому что предыдущие LSC размещали солнечные элементы на концах панелей; в текущем дизайне они обращены к солнцу. Таким образом, солнечные элементы освещаются солнечным светом, а также энергией, передаваемой в пластике посредством резонансного переноса между молекулами красителя.
Также от профессора: «Что касается электрических нагрузок, то имеются системы контроля температуры и влажности, освещение, ирригация и т. д. В теплице нагрузку создают: вентиляторы, жалюзи, автоматически открывающиеся и закрывающиеся мансардные окна, воздуходувки, охладители, увлажнители, конденсаторы, лампы, натриевые лампы высокого давления, насосы, лабораторное аналитическое оборудование (весы, сушильные шкафы), датчики мониторинга и регистраторы данных».
Около 37% земной суши — 49 млн км2 — используется для производства продуктов питания. Для сравнения, под теплицами находится примерно в два раза больше земли, чем штат Нью-Джерси — около 36 400 км2 по всему миру. В настоящее время используется 15,5 млн км2 сельскохозяйственных угодий в любой пятилетний период. Это составляет 31% всей земли, используемой для производства продуктов питания (остальное — пастбища — 33,5 млн км2). Земли под теплицами составляют 0,2% от всей земли, используемой для производства сельскохозяйственных культур за последние пять лет (что само по себе составляет лишь 31% земли для всего производства продуктов питания).
Мнение Electrek
Мне очень нравится концепция автономной теплицы. В некотором смысле это напоминает мне теплицу как клетку в организме — митохондрию. А организмом является человеческий вид на планете. У нас есть эти независимые, устойчивые и саморегулирующиеся теплицы по всему миру, которые в значительной степени защищены от сложности окружающего мира.
Видя эти установки, я вспоминаю системы выращивания продуктов в транспортных контейнерах. Основные отличия, которые я вижу, заключаются в том, что контейнер можно легче доставить, но теплица сама себя обеспечивает электричеством, тогда как контейнеру нужна сеть (или сопутствующая солнечная батарея). Похоже, что военные могли бы доставить эти два решения в нуждающиеся районы в разное время — более долгосрочные производственные места могли бы получить солнечную теплицу, а в ситуации под давлением могли бы быть доставлены готовые контейнеры.
Хотя эти теплицы не смогут передавать значительное количество электроэнергии в энергосеть, они параллельны использованию солнечной энергии в качестве строительного материала — так называемой интегрированной в здания фотоэлектрике (BIPV) — и как часть проектов с комбинированным доходом — так называемой интегрированной в инфраструктуру фотоэлектрике (IIPV). Мы можем расширить список креативных способов использования солнечной энергии за пределами полей и крыш.
- Солнечные звуковые барьеры на автомагистралях в Нидерландах
- Китайская солнечная электростанция над рыбоводным хозяйством
- Япония: грибы под солнечными фермами
- Индийские каналы, покрытые солнечными панелями
- Миннесота: интеграция цветущих растений и естественной травы
- Каролина: исследование интеграции пастбищного выпаса овец и солнечной энергетики
- Нидерланды: велосипедная дорожка с солнечными панелями
- Огромная китайская солнечная электростанция мощностью 700 МВт с растущим под ней виноградом
и, конечно же…
- Солнечные дороги, черт возьми! — которые могут или не могут стать «дорогами», но вместо этого тротуарами, парковками или общественными пространствами
Хотите что-то добавить?
Рассматриваете установку солнечных батарей для дома? Understand Solar поможет вам найти местных подрядчиков. Свяжитесь со мной через Twitter, чтобы обсудить предложения.
Для получения последних новостей об электромобилях, автономном транспорте и чистых технологиях подписывайтесь на нас в Twitter, рассылке, RSS или Facebook, чтобы получать наши последние статьи