A félig áttetsző szerves napelemcellák képesek csökkenteni az ökológiai lábnyomot, és növelni az üvegházi termelés hozamát, egyúttal termelni és szigetelést biztosítani. Az egyesült államokbeli tudósok közlése szerint a szerves napelemcellákkal ellátott üvegházak energia szempontjából egész évben önellátóak lehetnek meleg éghajlaton és enyhén nedves éghajlaton.
Az észak-karolinai kutatók szerint a szerves napelemcellák hatékonyságának növelése fokozza a fotovoltaikus üvegházak termelékenységét.
Kép: MariaGodfrida/Pixabay
Az Észak-Karolinai Állami Egyetem kutatói úgy vélik, hogy a félig áttetsző szerves napelemcellák azáltal képesek csökkenteni az üvegház ökológiai lábnyomát, hogy melegebb és mérsékelt éghajlaton is árammal látják el a szerkezeteket.
„A szerves napelemcellákban rejlő ígéretet a nem fullerén anyagok, a kis molekulájú felvevő anyagok terén mostanában tapasztalt gyors ütemű fejlesztések igazolják, amelyek jelentős mértékben növelték a szerves napelemcellák energiaátalakítási hatékonyságát, sok jelentés született 14-16% közötti hatékonyságú eszközökről, vagyis a technológia egyre közelít a kereskedelmileg eladhatóhoz“ – jelezte a Joule folyóiratban közzétett (Nettó nulla energiafogyasztású üvegházak elérése félig áttetsző szerves napelemcellák integrálásával) Achieving Net Zero Energy Greenhouses by Integrating Semitransparent Organic Solar Cells, című tanulmány.
Kevesebb verseny a napfényért
A kutatók azt közölték, hogy az ilyen cellák nem csak az általuk előállított energia miatt lesznek különösen előnyösek az üvegházak számára, hanem azért is, mivel színképelnyelésüket be lehet hangolni a napfényveszteség minimalizálása érdekében a növények fotoszintetikus tartományának egészére. „A szerves napelemcellák segítségével azért vagyunk képesek ennek megtételére, mert a ezek lehetővé teszik számunkra a napelemcellák által elnyelt fény tartományának beállítását, így jórészt azokra a hullámhosszakra tudunk összpontosítani, amelyeket a növények nem használnak fel“ – magyarázta Brendan O’Connor, a kutatás társzerzője.
A tudósok még hozzátették, hogy az üvegházak tetején elhelyezett, átlátszatlan – a növényekkel a fényért versengő – napelem modulokkal szemben a félig áttetsző szerves napelemcellák több fényt engednek a növényekig eljutni.
Cellák szigetelő funkcióban
Az ötletet egyesült államokbeli helyszíneken vizsgálták: Phoenix államban, Arizonában; az észak-karolinai Raleigh-ben; és Wisconsin államban, Antigo városában. A helyszíneket azért választották, mert jelentős üvegházi mezőgazdasági piaccal rendelkező államokban találhatók, és három olyan jellegzetes éghajlati zónát képviselnek, amelyeket az Egyesült Államok Energiahivatala írt le forró-száraz, vegyes-párás illetve hideg éghajlatként.
Az Észak-Karolinai Állami Egyetem kutatói azt állítják, hogy az üvegház tetején elhelyezett félig áttetsző napelemcellák szigetelőrétegként viselkednek, mivel visszaverik az infravörös fénysugarakat, ezzel hozzájárulnak télen az üvegház melegen, nyáron hűvösen tartásához. A cellák alacsony emissziójú bevonata csökkenti az infravörös tartományba eső energia kibocsátását, és éjszaka ennek feladata a hőenergia üvegházon belül tartása. „Éjszaka a hő magasabb fokú megtartásának köszönhetően a szerves napelemcellás üvegházak [organic solar cell, OSC] energiaigénye jelentős mértékben alacsonyabbnak bizonyult mind a három helyszínen“ – áll a jelentésben.
Alacsonyabb fűtési terhelés
A fűtési terhelés visszaesése különösen kiemelkedő mértékűnek, 54%-osnak bizonyult Phoenix-ben, míg Raleigh területén 46%-ot és Antigo területén 32%-ot figyeltek meg.
Arizonában és Észak-Karolinában a szerves fotovoltaikus rendszerek biztosították az üvegházak teljes éves energiaszükségletét, a többletenergiát kiegészítő világításhoz használták fel vagy visszatáplálták a hálózatba. „Például Arizonában az üvegházak energia semlegessé válhatnának – nem igényelnének külső energiaforrást – ugyanakkor a fény fotoszintézisre alkalmas tartományából mindössze 10%-ot foglalnának le“ – jegyezték meg a tanulmányban.
A Wisconsin-i helyszínen a kutatók szerint a szerves napelemes rendszer nem fedezte az üvegház teljes energiaszükségletét, de jelentős megtakarításokat tett lehetővé, amelyeknek köszönhetően a hűvösebb éghajlaton folytatott üvegházi termelés vonzóbb alternatívává válik.
A tudósok szerint megközelítésük kizárólag a statikus napelemcellákat és a korlátozott tervezés-optimalizálást vette figyelembe, és a további finomítások révén mind az energiahozamok, mind a termésátlagok felülmúlhatók.
Forrás: pv-magazine
