North Carolina Eyalet Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, organik fotovoltaik hücre (OPV) şirketi NextGen Nano, seralara yarı şeffaf organik güneş pillerinin (OSC'ler) eklenmesinin, yetiştiricilerin elektrik üretmesine ve aynı anda marul yetiştirmesine olanak tanıyarak sera enerji taleplerini nasıl azalttığını gösterdi. Sonuçlar, sürdürülebilir seracılıkta enerji üretiminin temelini oluşturacak.
Araştırma yayınlandı Hücre Raporları Fiziksel Bilim, güneş enerjisi üretmek için kullanılan ışığın dalga boylarını filtreleyen OSC'lerle seralarda kırmızı marul yetiştirilebileceğini buldu. Bu, mahsul verimini düşürmeden seralarda yüksek elektrik taleplerini karşılamak için şeffaf güneş panelleri kullanmanın fizibilitesini göstermektedir.
30 günlük bir süre boyunca dört marul grubu, OSC filtreleri kullanılarak farklı açık renk kompozisyonları altında büyütüldü. Buna tam spektrumlu beyaz ışığa maruz kalan bir kontrol grubu da dahildi. Kontrol grubu ile deney grupları arasında taze ağırlık veya klorofil içeriği açısından önemli bir fark bulunamadı; bu, elektrik üretmek için gereken ışık spektrumunun seçici kısımlarının kaldırılmasının mahsulün büyümesini etkilemediğini gösteriyor. Toplanan dalga boyları daha sonra sera yetiştiriciliği için ihtiyaç duyulan enerji yoğun aydınlatma, termal yönetim ve sulama sistemlerine güç sağlamak için kullanılabilir.
NextGen Nano'da araştırma bilimcisi olan Doktor Carr Ho, "Seralar bitki yetiştirmek için kullanılıyor çünkü yerli olmayan iklimlerde verimi büyük ölçüde artırırken, geleneksel tarımla karşılaştırıldığında su tüketimini ve böcek ilacı kullanımını azaltırlar" dedi. "Fakat sera camlarının ısı yalıtımı zayıf, bu nedenle optimum koşulların korunmasına yardımcı olmak için ısıtma ve havalandırma sistemlerinin kurulması gerekiyor. Ek aydınlatmayla birlikte bu durum büyük, sürdürülemez enerji tüketimine yol açar.
Ho şöyle devam etti: "Bu araştırmayla, NCSU'daki bilim insanları, geleneksel olarak ilişkilendirilen büyük enerji talepleri olmadan sera tarımı yapmanın bir yolunu buldular." "Yetiştiriciler, doğru optik kaplamalara ve tasarım özelliklerine sahip OSC'leri kullanarak, düşük enerjili kullanımlarda yüksek verimlilik için bir seradaki ışık iletimini, enerji üretimini ve termal yükleri yönetebilir.
DBR kaplamaların kullanımı yalnızca enerji üretimini artırma fırsatı sağlamakla kalmaz, aynı zamanda serada aşırı ısınmayı azaltmak için de kullanılabilir. Sacramento, California'daki bir sera için, NIR ışığını yansıtacak şekilde ayarlanmış bir DBR'ye sahip OSC'ler kullanıldığında seranın aşırı ısındığı saat sayısının 280 saatten 82 saate düşürülebileceğini gösteriyoruz. Bunun enerji talebi üzerinde büyük bir etkisi olmasa da bitkisel üretimi artırması bekleniyor.
Son olarak, düşük ε kaplamalar olarak da işlev görebilen OSC elektrotlarının kullanılmasının, seranın ısıtma yükünü önemli ölçüde azalttığı gösterilmiştir. Bitki verimliliği üzerinde gözlemlenen minimum etkinin yanı sıra enerji üretimi ve geliştirilmiş termal yönetimin ST-OSC kullanımıyla birleştirilmesi, OSC'lerin seralarla entegre edilmesinin çevresel açıdan sürdürülebilir yüksek yoğunluklu seraya dayalı tarıma ulaşmak için umut verici bir strateji olduğunu öne sürüyor.
"Seralarda üretim verimini artırabilecek OSC'lerin geliştirilmesi için daha fazla araştırmaya ihtiyaç var. Ancak NextGen Nano tarafından desteklenen araştırma kesinlikle OSC'lerin sera yetiştiriciliğine entegre edilmesinin sürdürülebilir, yüksek yoğunluklu seraya dayalı tarıma ulaşmak için umut verici bir strateji olduğunu öne sürüyor."
NextGen Nano, bu makaleye verdiği desteğin yanı sıra, yeni nesil güneş enerjisinde kullanılabilecek patentli bir OPV cihazı geliştirdi. Bu teknoloji, kurşun perovskitler gibi toksin ağırlıklı metallerden yapılan geleneksel kırılgan güneş pillerinin yerini almak amacıyla esnek, sağlam, Dünya dostu biyopolimerlerden yapılmıştır.
Seradaki aydınlatma talepleri coğrafi konuma ve ürüne bağlı olacaktır. Marulun ST-OSC'ler altında iyi büyüdüğü gösterilse de, gölgeye dayanıklı bir ürün olduğu biliniyor.7 Daha fazla aydınlatma talebi olan tesisler için alternatif ST-OSC cihaz tasarımlarına ve aktif katmanlara ihtiyaç duyulabilir. Seranın konumu aynı zamanda seraya giren günlük güneş ışınımının yanı sıra alanın ısıtma ve soğutma ihtiyaçlarını da belirleyecektir. Bu bölümde bitkisel üretimi, elektrik üretimini ve tesisin termal yükünü etkileyen ST-OSC tasarım hususlarını ele alıyoruz.
Araştırma makalesinin tamamına Hücre Raporlarından erişilebilir Web sitesi. NextGen Nano'nun diğer ürün geliştirmeleri hakkında daha fazla bilgi için şirketin web sitesini ziyaret edin http://nextgen-nano.co.uk/.