下一代温室可能完全由太阳能供电

 
许多温室可以通过使用透明的太阳能电池板来收集能量，这些能量主要来自植物不用于光合作用的光的波长。这些是北卡罗来纳州立大学的工程，植物生物学和物理学研究人员进行的一项新建模研究的结果。
该研究的相应作者布伦丹·奥康纳说：“植物仅将某些波长的光用于光合作用，其想法是建立一个温室，利用未使用的光来产生能量，同时允许大部分光合作用的光带通过。”以及北卡罗来纳州立大学机械与航空工程副教授。 “我们能够通过使用有机太阳能电池来做到这一点，因为它们使我们能够调节太阳能电池吸收的光谱，因此我们可以集中精力使用植物不使用的大部分波长的光。但是，直到现在还不清楚，如果使用这些半透明的，波长选择性的有机太阳能电池，温室可以捕获多少能量。”
为了解决这个问题，研究人员使用计算模型来估算温室如果屋顶上有半透明的有机太阳能电池可以产生多少能量，以及该能量是否足以抵消温室有效运行所需的能量。该模型的开发是为了估算亚利桑那州，北卡罗来纳州和威斯康星州种植番茄的温室的能源消耗。
O’Connor说：“温室中的许多能源使用来自加热和冷却，因此我们的模型着重于计算维持番茄生长的最佳温度范围所需的能源负荷。” “该模型还计算了将太阳能电池放在屋顶上时，温室在每个位置产生的能量。”
建模是复杂的，因为在太阳能电池产生的电量与允许通过的光合作用带中的光量之间要进行复杂的权衡。基本上，如果种植者愿意牺牲大量的光合作用，他们可以产生更多的能量。
此外，用于此分析的太阳能电池是有效的绝缘体，因为它们反射红外光。这有助于在夏天使温室凉爽，而在冬天则可以保暖。
最终结果是，对于许多温室经营者而言，这种权衡可能很小。特别适用于温暖或温带气候的温室。
例如，在亚利桑那州，温室可以变成能源中立的，不需要外部动力，而仅阻挡10%的光合作用光带。但是，如果种植者愿意阻挡更多的光合作用光，它们产生的能量将是操作温室所需能量的两倍。在北卡罗来纳州，温室可以成为能量中性的，同时阻挡20%的光合作用光。在威斯康星州，使用半透明的太阳能电池无法使温室变得能量中立-要使温室保持冬天的温暖，就需要太多的能量。但是，太阳能电池可以满足温室能源需求的46%。
O’Connor说：“虽然这项技术确实使用了一些轻型植物所依赖的产品，但我们认为对植物生长的影响可以忽略不计，而且这种权衡对种植者而言在经济上是有意义的。”
论文“通过集成半透明有机太阳能电池实现净零能耗的温室气体”发表在《焦耳》杂志上。