Ученые США доказали возможность создания энергетически нейтральных теплиц в некоторых регионах

Подобные солнечные панели, пропускающие нужный для растений спектр света и использующие для генерации энергии другие части спектра, уже существуют. Задачей текущей научной работы было построение моделей с учетом специальных знаний инженерии, биологии и физиологии растений для оценки эффективности применения подобных панелей в теплицах в различных климатических условиях.

«Растения используют только часть спектра солнечного света для фотосинтеза, и идея состоит в том, чтобы создать теплицы, которые производят энергию из неиспользуемой растениями части спектра, в то же время пропуская большую часть света, нужного для растений. Мы можем сделать это, используя ячейки солнечных батарей на органических элементах, для которых мы можем настраивать поглощаемый спектр света», - рассказал соавтор исследования доцент кафедры машиностроения и аэрокосмической техники Университета штата Северная Каролина Брендан О’Коннор.

Чтобы оценить энергопотребление теплицы для выращивания томатов в Аризоне, Северной Каролине и Висконсине, ученые использовали вычислительную модель. Большая часть энергопотребления приходится на процессы отопления и охлаждения. Поэтому теплица проектируется с учетом нагрузки на поддержание теплового режима.

В Аризоне теплицы могут стать энергетически нейтральными, не требуя внешнего источника энергии и при этом блокируя только 10% фотосинтетической, то есть используемой растениями для фотосинтеза, полосы света. При необходимости возможно генерировать вдвое больше энергии, чем требуется для работы теплицы, блокируя больше фотосинтетического света.

В Северной Каролине теплица может стать энергетически нейтральной, блокируя 20% фотосинтетического света. При этом в Висконсине подобное нейтральное тепличное производство на солнечной энергии оказалось невозможным из-за большого энергопотребления в зимнее время. Тем не менее, солнечные элементы могут компенсировать до 46% потребностей теплицы в энергии.