08-18植物比较

[上述图像]罗勒的代表性实例来自(h)透明玻璃板下的植物和(i)有色半透明太阳能电池板。白色水平杆代表50毫米。信用:汤普森等。先进能源材料(cc boy 4.0)


去年8月,我看了一个在农业学中提高注意力的概念 -农业综合的概念

农业综合发电是指通过在光伏板下种植作物,将光伏基础设施和农业共定位的实践。这项技术是最初构想于1981年近年来,随着光伏价格下降,对可再生能源的兴趣以及小农的财政压力,它变得更加有吸引力。

Supporters of agrivoltaics note numerous benefits to both photovoltaics and crops, including creation of a favorable microclimate under the solar canopy for plants (e.g., protected from wind, less variation in temperature) and reduced heat stress on the solar panels due to localized cooling from water evaporation.

Agrivoltaics有一个缺点,但较低的某些植物的作物产量。

由于太阳能电池板吸收光,因此它们自然减少了覆盖底层植物的光量。虽然一些植物在由太阳能电池板铸造的部分阴影中生长良好,但其他植物经历了有害影响。

“例如,对于莴苣,蒙彼利埃(法国)在蒙托利埃(法国)下的农业造福条件下的总生物质产量低于控制条件(即全晒条件)。当在日本测试番茄的生长时,农业政权的产量低于常规农业的10%左右,“最近的研究人员开放式纸

研究人员来自英国和意大利的几所大学,由博士后研究员领导保罗Bombelli来自剑桥大学。在他们最近的论文中,他们研究了一种可能的方法来规避这一限制。

他们提出的关键是不仅仅是让更多的光线 - 关键是自定义哪个波长的光线通过。

在传统的农业发电技术中,不透明和中性半透明的太阳能电池板均匀地吸收整个可见光谱中的电磁辐射。然而,可见光波长并不是被下面的植物均匀吸收的。

叶绿素是植物主要的光合色素,吸收的波长主要集中在电磁波谱的红色(≈600-700 nm)和蓝色(≈400-500 nm)区域;绿色区域的波长(≈500-600 nm)很少被吸收(使叶绿素和植物呈现绿色外观)。

同时,其他颜料如类胡萝卜素和花青素分别吸收蓝色和绿色区域中的波长,目的是消散过量/有害的太阳能以保护光合仪器。

综合起来,“部分吸收在电磁波谱的蓝色和绿色部分的太阳能在没有促进光合作用的情况下被消散,”研究人员写道。

基于这一知识,太阳能电池板可以吸收蓝色和绿色波长,同时允许红色波长通过,这可能会减轻阴影的危害,因为对光合作用最重要的波长仍在到达底层植物。

定制太阳能电池板吸收特定波长的技术已经存在。然而令人惊讶的是,根据研究人员的说法,关于定制太阳能电池板对植物生长影响的实验数据还没有发表,所以他们决定进行一项研究。

在他们的研究中,研究人员创造了有色的半透明太阳能电池板,其吸收优先的蓝色和绿色波长,留下了用于光合作用的大部分红色波长。他们在罗勒和菠菜的床上安装了太阳能电池板进行测试。

A)地面可见范围内的太阳辐射光谱。B)本研究中使用的着色半透明太阳能光伏板的吸收光谱。C)罗勒植物叶子的吸收光谱。D)输入(太阳能)和农业光伏(即电力和生物质)的两个上下文输出的示意图。信用:汤普森等。先进能源材料(cc boy 4.0)

与在透明玻璃面板上生长的植物相比,在有色半透明太阳能电池板下面种植的植物展示了更有效的光(菠菜68%)的光合作用,以及对地面组织的代谢能量的优先重定向(高达63%罗勒)。此外,从两种植物中提取的蛋白质在叶中增加(罗勒:+ 14.1%;菠菜:+ 53.1%),茎(罗勒:+ 37.6%;菠菜:+ 67.9%)和根(罗勒:+9.6%;菠菜:+ 15.5%)。

罗勒(-15%)和菠菜(-26%)的可营销生物量产量存在损失。然而,当考虑到发电时,“我们的实验数据表明,与古典农业相比,农业抵堡可以为罗勒提供大量的整体财务收益,为罗勒+ 2.5%,+ 35%,”他们写道。

在结论中,研究人员指出了他们研究的一些局限性,以及有待进一步探索的领域。例如,该研究不允许就植物的地下组织可能具有不同功能(如块茎贮藏)的植物的影响得出结论。

“使用具有特异性靶向光学性质的半透明太阳能电池板的进一步实验试验可能允许开发新的方法来定制作物中特定营养素的含量,”他们写入。

这篇开放获取的论文发表在先进能源材料,是“半透明的太阳能电池板允许在同一块土地上同时生产作物和电力”(DOI: 10.1002 / aenm.202001189)。

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