植物在太阳能电池温室中会良好,在不降低植物生长的情况下发电

现代温室的农民

最近的一项研究表明,莴苣可以在温室中培养,过滤输出用于产生太阳能的光的波长,展示了使用温室中的透视太阳能电池板以产生电力的可行性。

“我们有点惊讶 - 植物增长或健康没有实际降低,”研究和植物生物学教授yabo124北卡罗来纳州立大学。“这意味着可以完成将透明太阳能电池整合到温室中的想法。”

由于植物不使用光合作用的所有波长,因此研究人员探索了创建半透明有机太阳能电池的想法,主要吸收植物不依赖的光波长,并将这些太阳能电池掺入温室中。来自NC国家的早期工作侧重于能源出现的能源温和的温室可以产生多少。根据温室的设计,以及所在的位置,太阳能电池可以使许多温室能量中性 - 甚至允许它们产生比它们使用的更多功率。

但是,直到现在,还不清楚这些半透明的太阳能电池板会如何影响温室作物。

为了解决这个问题,研究人员在温室室中的红色莴苣(Lactuca Sativa)在温室分腔中长30天 - 从种子到完全成熟。从温度和水到肥料和二氧化碳浓度的生长条件都是恒定的 - 除了光线。

对照组的生菜暴露在全光谱的白光下。其余的莴苣被分成三个实验组。每一组都暴露在不同类型的过滤器中,这些过滤器吸收的光波相当于不同类型的半透明太阳能电池吸收的光波。

“入射到滤光片上的总光量是一样的,但每个实验组的光的颜色组成是不同的,”该研究的共同通讯作者、北卡罗来纳州立大学古德奈特创新杰出物理学教授哈拉尔德·阿德说。

“具体来说,我们在所有三个过滤器中操纵了蓝光与红光的比例,以了解它如何影响植物生长,”Sederoff说。

为了确定去除不同波长的光的效果,研究人员评估了植物的一系列特性。例如,研究人员密切关注那些对种植者、食品商和消费者很重要的可见特征,比如叶子的数量、叶子的大小和生菜的重量。但他们也评估了植物健康和营养质量的指标,比如植物吸收了多少二氧化碳和各种抗氧化剂的水平。

“我们不仅在对照组和实验组之间没有发现任何有意义的差异,在不同的过滤器之间也没有发现任何有意义的差异,”该研究的联合通讯作者、北卡罗来纳州立大学机械和航空航天工程副教授布伦丹·奥康纳说。

“还有揭示了更多关于收获各种波长光影响的方法的工作,”Sederoff说。

“这对未来的太阳能温室来说是有希望的,”艾德说。“如果会造成生产力损失,让种植者使用这种技术将是一个艰难的争论。但现在,关于新温室技术的投资是否会被能源生产和节约所抵消,成了一个简单的经济争论。”

“基于在我们在这个空间发布之前的工作时联系了关于太阳能温室的人数,许多种植者都有很多兴趣,”奥康纳说。“我认为兴趣只是增长。我们已经看到了足够的概念证明原型,了解这项技术原则上是可行的,我们只需要看到一家公司跳跃并开始生产规模。“

参考文献:“平衡作物生产和有机太阳能的能源收割机”由Eshwar Ravishankar,Melodi Charles,Yuan Xiong,Reece Henry,Jennifer Swift,Jeromy Rech,John Calero,Sam Cho,Ronald E. Booth,Taesoo Kim,Alex H。Balzer, Yunpeng Qin, Carr Hoi Yi Ho, Franky So, Natalie Stingelin, Aram Amassian, Carole Saravitz, Wei You, Harald Ade, Heike Sederoff and Brendan T. O’Connor, 17 March 2021,细胞报告物理科学
DOI:10.1016 / J.XCRP.2021.100381

这篇论文将于3月17日发表在《华尔街日报》上细胞报告物理科学。该论文的联合第一作者是北卡罗来纳州立大学的博士生麦洛迪·查尔斯和艾什瓦尔·拉维尚卡。该论文由北卡罗来纳州立大学研究助理熊原合作撰写;北卡罗来纳州立大学的博士生里斯·亨利和罗纳德·布斯;詹妮弗·斯威夫特,约翰·卡莱罗和萨姆·周,北卡罗来纳州的技术人员;北卡州立大学研究科学家Taesoo Kim;秦云鹏,Carr hoyi Ho,北卡州立大学博士后研究员;Franky So, Walter and Ida Freeman北卡州立大学材料科学与工程特聘教授;Aram Amassian,北卡州立大学材料科学与工程副教授;北卡罗来纳州州立大学植物生物学研究副教授Carole Saravitz;yabo124 Jeromy Rech and Wei You of the University of North Carolina at Chapel Hill; and Alex H. Balzer and Natalie Stingelin of the Georgia Institute of Technology.

这项工作是通过国家科学基金会的支持,根据拨款1639429和1905901的支持;海军研究办公室,下授权N00014-20-1-2183,N00014-17-1-242和N00014-17-1-2204;北卡罗来纳州立大学;和Nextgen Nano Limited。

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