Fotowoltaika dla szklarni pod folią

dodano: 2022-01-03 21:28
autor: Jan Borejko | źródło: International Journal of Sustainable Energy

Zdając sobie sprawę z rosnącego zainteresowania zastosowaniem tzw. fotowoltaiki organicznej (OPV) w szklarniach foliowych dla produkcji roślin uprawnych, przygotowano elastyczne, drukowane z rolki, półprzezroczyste panele OPV jako zasłonę dachową w szklarniowym systemie hydroponicznej produkcji pomidorów podczas wiosenno-letniego sezonu produkcyjnego w suchych, południowo-zachodnich Stanach Zjednoczonych.

Triangle Research (TRDC)

Prosimy o wyłączenie blokowania reklam i odświeżenie strony.

Izraelscy naukowcy przetestowali organiczne panele PV do zasilania szklarni w tunelu foliowym.
Odkryli oni, że tzw. panele OPV mogą one oferować przewagę nad konwencjonalnym krzemem krystalicznym, pomimo ich niższych wskaźników wydajności. Mają niższe temperatury pracy, ale ulegają degradacji z powodu naprężeń mechanicznych spowodowanych ruchem poszycia tunelu pod wpływem wiatru.

Izraelscy naukowcy połączyli energię słoneczną z uprawą roślin w szklarniach w tunelu foliowym, opracowując rozwiązanie organicznego PV (OPV).

Szklarnie w tunelach foliowych są zazwyczaj pokryte polietylenem.
Służą do uprawy dużych ilości owoców i warzyw, które w miesiącach jesiennych czy zimowych, ale wymagają dużo więcej ciepła. Są trudniejsze do zacienienia niż te pokryte szkłem.

Właściwości OPV są bardziej odpowiednie niż konwencjonalny krzem do zastosowań szklarni pod folią, bo są lekkie, elastyczne, a polietylenowy materiał paneli OPV jest podobny do polietylenu użytego jako osłona samej szklarni. Panele OPV mogą być półprzezroczyste, występować w różnych kolorach o różnych właściwościach transmitancji spektralnej i przepuszczać tyle światła, ile jest potrzebne do wzrostu roślin, jednocześnie wykorzystując inne części widma światła do produkcji energii elektrycznej. Dzięki temu można produkować energię elektryczną bez wpływu na wzrost upraw.

W swoim eksperymencie naukowcy wykorzystali moduły słoneczne oparte na ogniwach organicznych opartych na materiale donorowym znanym jako PBTZT-stat-BDTT-8. Każdy panel ma sprawność konwersji mocy 3,3%, moc nominalną 14 W, powierzchnię 800 mm x 1000 mm x 0,6 mm i powierzchnię aktywną 655 x 855 mm. Ze względu na niską przepuszczalność światła panelu, która wynosi około 23%, modułami pokryto tylko 37% powierzchni dachu szklarni.

Wydajność tego systemu fotowoltaicznego zorientowanego na linii wschód-zachód była testowana przez pół roku i porównywana z wydajnością konwencjonalnych modułów słonecznych rozmieszczonych w podobnej szklarni. Wydajności dla matrycy organicznej osiągnęły szczyt w różnych porach dnia, w zależności od ich położenia na dachu, a szczytowe wydajności występowały w czasie, gdy nie były w bezpośrednim napromieniowaniu padającym.

Łączna moc wyjściowa i średnia PCE wyniosły 105 Wh i 0,65% w słoneczny dzień oraz 81 Wh i 0,86% w pochmurny dzień.

Stwierdzono również, że panele organiczne mają niższe temperatury modułów w porównaniu z ich odpowiednikami z krzemu krystalicznego, co skutkowało niższymi wskaźnikami degradacji. Jednak niektóre moduły organiczne również uległy przyspieszonej degradacji, co było spowodowane naprężeniem mechanicznym spowodowanym ruchami poszycia tunelu pod wpływem wiatru.

Wydajność modułów OPV wykorzystanych w tym badaniu osiągnęła szczytową wartość około 3%, co było stosunkowo niskim wynikiem w porównaniu do wydajności ogniw w skali laboratoryjnej wynoszącej ponad 17%, które zostały niedawno zgłoszone. Wykorzystanie bardziej wydajnych modułów poprawiłoby ich opłacalność ekonomiczną, przy zwiększonej produkcji odnawialnej energii elektrycznej” – wyjaśniają naukowcy.

Opłacalność komercyjna
Obecne ceny OPV nie odzwierciedlają ich niższych potencjalnych kosztów w porównaniu z technologiami krzemowymi, ponieważ nadal są one produkowane na małą skalę. Szacunkowe koszty zastosowania OPV na skalę masową czyniłoby OPV opłacalną ekonomicznie opcją.

Źródło: trd-center.org tandfonline.com

Materiał chroniony prawem autorskim - wszelkie prawa zastrzeżone. Dalsze rozpowszechnianie artykułu tylko za zgodą wydawcy.