Исследование Университета Хаэна (Испания): полупрозрачные солнечные панели из аморфного кремния снижают потребность теплиц в воде более чем на 60%

Репортаж от Wedoany，Исследование, проведённое Университетом Хаэна (Universidad de Jaén, UJA) в Испании, подтвердило, что интеграция полупрозрачных солнечных панелей в теплицы позволяет одновременно вырабатывать электроэнергию и снижать температуру внутри помещения, а также потребность культур в воде. Проект финансировался Министерством университетов, промышленности, энергетики и инноваций Андалусии (Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía). В ходе исследования команда учёных с помощью сравнительных экспериментов подтвердила регулирующее воздействие такого фотоэлектрического покрытия на микроклимат теплицы.

Агрофотоэлектрическая технология позволяет использовать один и тот же участок земли одновременно для выращивания сельскохозяйственных культур и производства солнечной электроэнергии, применяясь как на открытых полях, так и в тепличных сооружениях. Однако существует компромисс между световым излучением, необходимым для роста растений, и светом, требуемым для выработки электроэнергии. Исследователи сравнили два типа коммерческих полупрозрачных фотоэлектрических панелей: одну на основе теллурида кадмия, пропускающую 50% достигающего её солнечного излучения, и другую на основе аморфного кремния с пропусканием всего 20%.

Для проверки реальных характеристик команда построила две экспериментальные теплицы площадью по два квадратных метра каждая, чтобы соответствовать размерам солнечных панелей, а также контрольную теплицу с прозрачным покрытием тех же размеров. В течение года они провели пять циклов выращивания томатов и салата, уделяя особое внимание влиянию фотоэлектрических модулей на среду произрастания растений.

Результаты показали, что в прототипах теплиц пиковые температуры снижались на целых пять градусов Цельсия, а относительная влажность повышалась, что способствует защите культур от экстремальной жары, а потребность в орошении соответственно снизилась. Соавтор исследования, исследователь Университета Хаэна Алехандро Крус (Alejandro Cruz), отметил, что это означает снижение расхода воды и связанных с ним экономических затрат, а выработка электроэнергии фотоэлектрическими модулями обеспечивает владельцам теплиц второй источник дохода, одновременно снижая эксплуатационные расходы самой теплицы.

Прототипы теплиц были оснащены системами мониторинга, которые каждые пять минут записывали количество и тип света, проходящего через панели, температуру и влажность воздуха и почвы, концентрацию углекислого газа, а также объём вырабатываемой модулями электроэнергии. Специалисты обнаружили, что, хотя обе панели уменьшали количество излучения, достигающего культур, модули из теллурида кадмия легче пропускали волны синего и красного света, причём красный свет является наиболее эффективно используемым растениями в процессе фотосинтеза. Соавтор исследования, исследователь Университета Хаэна Хесус Монтес (Jesús Montes), пояснил, что растения обычно используют небольшое количество синего и зелёного света, но главным образом красный, и именно красный свет теллурид-кадмиевые модули пропускают больше всего, поэтому, несмотря на общее уменьшение количества света, достигающего культур, это остаётся благоприятным для их роста.

Фотоэлектрические модули, создавая более прохладную и влажную среду, снижали тенденцию к потере воды субстратом и растениями в результате испарения. По оценкам исследователей, по сравнению с контрольной прозрачной теплицей, при использовании панелей из теллурида кадмия этот показатель снижался на 31%, а при использовании панелей из аморфного кремния — более чем на 60%.

Исследователи отмечают, что эксперименты проводились в Хаэне, где полузасушливый климат, низкая влажность и экстремально высокие летние температуры очень схожи с регионом Альмерии, поэтому полученные результаты могут быть распространены на регионы по всему миру, известные своим сельским хозяйством с использованием пластиковых теплиц.