ჩრდილოეთ კაროლინას სახელმწიფო უნივერსიტეტის მკვლევართა გუნდი, რომელიც მუშაობს ორგანული ფოტოელექტრული უჯრედი (OPV) კომპანია NextGen Nano-მ აჩვენა, თუ როგორ დაემატება ნახევრად გამჭვირვალე ორგანული მზის უჯრედები (OSC) სათბურებში მწარმოებლებს საშუალებას აძლევს გამოიმუშაონ ელექტროენერგია და ერთდროულად გააშენონ სალათის ფოთოლი, რაც ამცირებს სათბურის ენერგიის მოთხოვნილებას. შედეგები საფუძველს ჩაუყრის ელექტროენერგიის გამომუშავებას მდგრადი სათბურის კულტივირებაში.
კვლევა, რომელიც გამოქვეყნდა Cell იუწყება ფიზიკური მეცნიერება, დაადგინა, რომ წითელი სალათის ფოთოლი შეიძლება გაიზარდოს სათბურებში OSC-ებით, რომლებიც ფილტრავენ სინათლის ტალღის სიგრძეებს, რომლებიც გამოიყენება მზის ენერგიის გამომუშავებისთვის. ეს ცხადყოფს სათბურებში გამჭვირვალე მზის პანელების გამოყენების მიზანშეწონილობას ელექტროენერგიის მაღალი მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად, ხოლო მოსავლის მოსავლიანობის შემცირების გარეშე.
30 დღის განმავლობაში, სალათის ოთხი ჯგუფი გაიზარდა სხვადასხვა ღია ფერის კომპოზიციების ქვეშ OSC ფილტრების გამოყენებით. ეს მოიცავდა საკონტროლო ჯგუფს, რომელიც ექვემდებარებოდა თეთრი სინათლის სრულ სპექტრს. საკონტროლო ჯგუფსა და ექსპერიმენტულ ჯგუფებს შორის ახალი წონის ან ქლოროფილის შემცველობის მნიშვნელოვანი განსხვავება არ იქნა ნაპოვნი, რაც მიუთითებს იმაზე, რომ სინათლის სპექტრის სელექციური ნაწილების ამოღება, რომელიც საჭიროა ელექტროენერგიის გამომუშავებისთვის, გავლენას არ მოახდენს მოსავლის ზრდაზე. მიღებული ტალღის სიგრძე შეიძლება გამოყენებულ იქნას ენერგო ინტენსიური განათების, თერმული მართვისა და სარწყავი სისტემებისთვის, რომლებიც საჭიროა სათბურის კულტივირებისთვის.
„სათბურები გამოიყენება მცენარეების გასაზრდელად, რადგან ისინი მკვეთრად ზრდიან მოსავალს არამშობლიურ კლიმატებში, ხოლო ამცირებს წყლის მოხმარებას და პესტიციდების გამოყენებას ჩვეულებრივ ფერმერულ მეურნეობასთან შედარებით“, - განმარტა ექიმმა კარ ჰომ, NextGen Nano-ს მკვლევარმა მეცნიერმა. ”მაგრამ სათბურის მინას აქვს ცუდი თბოიზოლაცია, ამიტომ გათბობისა და ვენტილაციის სისტემების დამონტაჟება საჭიროა ოპტიმალური პირობების შესანარჩუნებლად. დამატებით განათებასთან ერთად, ეს იწვევს ენერგიის დიდ, არამდგრად მოხმარებას.
”ამ კვლევით, NCSU-ს მეცნიერებმა იპოვეს გზა სათბურის გაშენებისთვის დიდი ენერგეტიკული მოთხოვნილების გარეშე, რომლებიც ტრადიციულად ასოცირდება,” - განაგრძო ჰო. ”სწორი ოპტიკური საფარით და დიზაინის მახასიათებლებით OSC-ების გამოყენებით, მწარმოებლებს შეუძლიათ მართონ სინათლის გადაცემა, ელექტროენერგიის გამომუშავება და თერმული დატვირთვები სათბურში მაღალი პროდუქტიულობისთვის დაბალი ენერგიის გამოყენებისას.
DBR საფარის გამოყენება არა მხოლოდ იძლევა ელექტროენერგიის გამომუშავების გაზრდის შესაძლებლობას, არამედ მისი გამოყენება შესაძლებელია სათბურის გადახურების შესამცირებლად. ჩვენ ვაჩვენებთ, რომ სათბურისთვის საკრამენტოში, კალიფორნია, საათების რაოდენობა, რომლითაც სათბური გადახურდება, შეიძლება შემცირდეს 280-დან 82 სთ-მდე OSC-ების გამოყენებისას DBR-ით მორგებული NIR სინათლის ასახვაზე. მიუხედავად იმისა, რომ ეს დიდ გავლენას არ ახდენს ენერგიის მოთხოვნაზე, მოსალოდნელია, რომ გააუმჯობესოს მოსავლის წარმოება.
დაბოლოს, OSC ელექტროდების გამოყენება, რომლებსაც ასევე შეუძლიათ იმოქმედონ როგორც დაბალი ε საფარები, აჩვენეს, რომ მნიშვნელოვნად ამცირებს სათბურის გათბობის დატვირთვას. მცენარეთა პროდუქტიულობაზე დაფიქსირებული მინიმალური ზემოქმედების შერწყმა, ელექტროენერგიის გამომუშავებასთან და გაუმჯობესებულ თერმული მენეჯმენტთან ერთად ST-OSC-ის გამოყენებასთან ერთად, ვარაუდობს, რომ OSC-ების ინტეგრირება სათბურებთან არის პერსპექტიული სტრატეგია ეკოლოგიურად მდგრადი მაღალი ინტენსივობის სათბურზე დაფუძნებული სოფლის მეურნეობის მისაღწევად.
„საჭიროა შემდგომი კვლევა OSC-ების შესაქმნელად, რომლებსაც შეუძლიათ სათბურებში წარმოების მოსავლიანობის გაზრდა. მაგრამ NextGen Nano-ს მიერ მხარდაჭერილი კვლევა, რა თქმა უნდა, ვარაუდობს, რომ OSC-ების ინტეგრირება სათბურის კულტივირებაში არის პერსპექტიული სტრატეგია მდგრადი, მაღალი ინტენსივობის სათბურზე დაფუძნებული სოფლის მეურნეობის მისაღწევად.
ამ ნაშრომის მხარდაჭერის გარდა, NextGen Nano-მ შეიმუშავა დაპატენტებული OPV მოწყობილობა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას მზის ენერგიის მომდევნო თაობაში. ეს ტექნოლოგია დამზადებულია მოქნილი, მტკიცე, დედამიწისთვის შესაფერისი ბიოპოლიმერებისგან, რომლის მიზანია შეცვალოს ტრადიციული მყიფე მზის უჯრედები, რომლებიც დამზადებულია ტოქსინების შემცველი მძიმე ლითონებისგან, როგორიცაა ტყვიის პეროვსკიტები.
სათბურის განათების მოთხოვნები დამოკიდებული იქნება გეოგრაფიულ მდებარეობასა და მოსავალზე. მიუხედავად იმისა, რომ სალათის ფოთოლი კარგად იზრდება ST-OSC-ების ქვეშ, ცნობილია, რომ ის ჩრდილებისადმი ტოლერანტული კულტურაა.7 მცენარეებისთვის, რომლებსაც აქვთ განათების დიდი მოთხოვნები, შეიძლება საჭირო გახდეს ST-OSC მოწყობილობის ალტერნატიული დიზაინი და აქტიური ფენები. სათბურის მდებარეობა ასევე კარნახობს სათბურში შემომავალი მზის ყოველდღიურ გამოსხივებას, ასევე სივრცის გათბობისა და გაგრილების საჭიროებებს. ამ განყოფილებაში განვიხილავთ ST-OSC დიზაინის მოსაზრებებს, რომლებიც გავლენას ახდენენ მოსავლის წარმოებაზე, ელექტროენერგიის გამომუშავებაზე და ობიექტის თერმულ დატვირთვაზე.
სრული კვლევის ნაშრომი ხელმისაწვდომია Cell Reports-ზე ნახვა. დამატებითი ინფორმაციისთვის NextGen Nano-ს სხვა პროდუქტების განვითარებაზე, ეწვიეთ კომპანიის ვებსაიტს http://nextgen-nano.co.uk/.