北卡罗莱纳州立大学的工程、植物生物学和物理学研究人员进行的一项新建模研究的结果表明。许多温室可以通过使用透明的太阳能电池板来收集能量，这些能量主要来自植物不用于光合作用的光的波长。 该研究的通讯作者，北卡罗来纳州立大学机械与航空工程副教授布伦丹·奥康纳（Brendan O'Connor）表示：“植物仅将某些波长的光用于光合作用，我们的想法是创建一个温室，利用未使用的光来产生能量，同时允许大部分光合作用波段的光通过。我们能够通过使用有机太阳能电池来做到这一点，因为它们使我们能够调整太阳能电池吸收的光谱，因此我们可以集中精力使用植物不使用的大部分波长的光。但是，直到现在还不清楚，如果使用这些半透明的，具有波长选择性的有机太阳能电池，温室可以捕获多少能量。” 为了解决这个问题，研究人员使用计算模型来估算温室如果屋顶上有半透明的有机太阳能电池可以产生多少能量，以及该能量是否足以抵消温室有效运行所需的能量。该模型的开发是为了估算亚利桑那州、北卡罗来纳州和威斯康星州种植番茄的温室的能源消耗。 奥康纳说：“温室中大量的能源消耗来自加热和冷却，因此我们的模型着重于计算维持番茄生长的最佳温度范围所需的能量负荷。该模型还计算了将太阳能电池放在屋顶上时温室在每个位置产生的能量。” 建模是复杂的，因为在太阳能电池产生的电量与它们允许通过的光合作用波段的光量之间要进行复杂的权衡。如果种植者愿意牺牲大量的光合作用，他们可以产生更多的能量。 此外，用于此分析的太阳能电池是有效的绝缘体，因为它们反射红外光。这有助于在夏天使温室凉爽，而在冬天则可以保暖。 最终结果是，对于许多温室经营者而言，这种权衡可能很小。特别适用于温暖或温带气候的温室。 例如，在亚利桑那州，温室可以变成能源中立的，不需要外部动力，而仅阻挡10％的光合作用波段。但是，如果种植者愿意阻挡更多的光合作用光，它们产生的能量将是操作温室所需能量的两倍。在北卡罗来纳州，温室可能会变成能量中性，这样会阻挡20％的光合作用光。在威斯康星州，使用半透明的太阳能电池无法使温室变得能量中立-在冬天使温室保持温暖需要太多的能量。然而，太阳能电池能满足高达46％的温室的能量需求。 奥康纳说：“虽然这项技术确实使用了一些植物需要的光，但我们认为对植物生长的影响可以忽略不计，而且这种权衡对种植者而言在经济上是有意义的。” 论文“通过集成半透明有机太阳能电池实现净零能耗的温室气体”已发表在《焦耳》杂志上。 |
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