Фотоволтаичните стъкла за парници могат да направят оранжерийното производство енергийно самодостатъчно (снимка: Университе Мърдок, ClearVue, Даниел Карсън/dcimages.org)
Австралийски изследователи са разработили фотоволтаични прозорци, които – според анонса – могат да намалят консумацията на енергия и водата в оранжериите.
За да тестват предложената иновация, учените са проектирали и конструирали оранжерия с фотоволтаични прозорци с висока прозрачност, поставени на покрива и стените. В продължение на два вегетационни сезона изследователите са измерили добива на 18 различни култури, растящи в тази оранжерия, заедно с производството на електроенергия и потреблението на вода. Анализът е дело на екип на австралийския Университет Мърдок и ClearVue Technologies.
„Соларните оранжерии с монтирани на покрива фотоволтаични модули с висока прозрачност използват част от уловената слънчева светлина, за да генерират електричество от слънчевите клетки, като същевременно позволяват на останалата слънчева светлина да премине в оранжерията за растеж на растенията и производство на храна”, обясни екипът.
„Въпреки това досега не сме били свидетели на практическо прилагане на напълно работеща слънчева оранжерия, за да се оценят нейното действително потребление на енергия, възможности за генериране на електроенергия и потенциал за производство на култури”.
Оранжерията за изследователския проект е построена в Пърт, Западна Австралия. Състои се от четири „стаи”, всяка с дължина 8 метра и ширина 6 метра. Стая 1 е остъклена с конвенционално ултрапрозрачно стъкло с ниско съдържание на желязо, докато стаи 2, 3 и 4 са със соларно стъкло.
Използвани са два вида конструкции от поливинил-бутирал (PVB), включително PVB-1 с по-ниска концентрация на клетки за прозорци с по-висока прозрачност, и PVB-2, с малко по-висока гъстота на клетките. Соларното стъкло в стая 2 използва два PVB-2 междинни слоя; в стая 3 е използвана комбинация от PVB-1 и PVB-2, докато в стая 4 е използван единичен PVB-1 междинен слой, съчетан с обикновен PVB междинен слой.
В оранжерията са монтирани общо 153 прозрачни соларни прозореца. Те са успели да захранват вентилаторите, климатиците, сенниците и вентилационните шлюзове. Излишната енергия, генерирана от фотоволтаиците, е подадена към електрическата мрежа. През нощта работата на оранжерията е разчитала на електричество от мрежата. Сезон на отглеждане 1 е протекъл от юли до декември 2021 г., а сезон на отглеждане 2 – от март до септември 2022 г.
„Насажденията включват градински култури, които обикновено се произвеждат в оранжерийно земеделие, и широколистни култури. Ягода, маруля, домат, боб, спанак, горчица, босилек, грах, чили и чушки са избрани за това изследване поради масовата им употреба за комерсиално парниково отглеждане”, обясниха учените.
„От друга страна са включени и култури като пшеница, ечемик, рапица, лупина, нахут, джинджифил, слънчоглед и сладка царевица, защото те са или широкообхватни култури, или са икономически значими. Въпреки че тези култури обикновено не се отглеждат в оранжерии, те са култивирани в голям мащаб за изследователски цели”, поясняват изследователите.
Според резултатите, новата структура (стаи 2-4) намалява потреблението на енергия с 57% и използването на вода – с 29%, в сравнение с контролната стая 1. Обичайните градински култури като домат, боб, нахут, маруля, спанак, горчица и чушка поддържат същото ниво на добив в соларната стая, както в конвенционалната оранжерия.
В същото време снежният грах има 12% увеличение на добива в соларните помещения. Посевните култури пшеница, ечемик и други са претърпели забележим спад в биомасата и добива или не са успели да достигнат зрялост, бидейки отглеждани в соларните помещения.
Следвайки тези резултати, екипът е изчислил, че подобни резултати биха били постигнати в региони със сходни климатични условия на различни места по света.
„Изчислителен модел показа, че напълно остъклена слънчева оранжерия има потенциал да компенсира до 100% от потреблението на енергия на много места по света – чрез използване на адаптивни и ефективни техники за контрол на температурата, като по този начин позволява напълно самодостатъчно парниково отглеждане в глобален мащаб”, казват изследователите.