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La próxima generación de invernaderos puede funcionar completamente con energía solar

La próxima generación de invernaderos puede funcionar completamente con energía solar
Crédito: Universidad Estatal de Carolina del Norte

Muchos invernaderos podrían volverse neutrales desde el punto de vista energético mediante el uso de paneles solares transparentes para recolectar energía, principalmente de las longitudes de onda de luz que las plantas no usan para la fotosíntesis. 


por Brendan O’connor, Universidad Estatal de Carolina del Norte


Esos son los hallazgos de un nuevo estudio de modelado realizado por investigadores de ingeniería, biología vegetal y física de la Universidad Estatal de Carolina del Norte.

«Las plantas solo usan algunas longitudes de onda de luz para la fotosíntesis, y la idea es crear invernaderos que generen energía a partir de esa luz no utilizada mientras permiten que pase la mayor parte de la banda de luz fotosintética», dice Brendan O’Connor, autor correspondiente del estudio. y profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. «Podemos hacer esto mediante el uso de células solares orgánicas , porque nos permiten sintonizar el espectro de luz que absorbe la célula solar, por lo que podemos centrarnos en utilizar principalmente longitudes de onda de luz que las plantas no utilizan. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cuánta energía podría capturar un invernadero si estuviera usando estas células solares orgánicas semitransparentes, selectivas en longitud de onda «.

Para abordar esa pregunta, los investigadores utilizaron un modelo computacional para estimar cuánta energía podría producir un invernadero si tuviera células solares orgánicas semitransparentes en su techo, y si eso sería suficiente energía para compensar la cantidad de energía que el invernadero requería para funcionar de manera efectiva. El modelo fue desarrollado para estimar el uso de energía para invernaderos que cultivan tomates en ubicaciones en Arizona, Carolina del Norte y Wisconsin.

«Gran parte del uso de energía en los invernaderos proviene de la calefacción y la refrigeración, por lo que nuestro modelo se centró en calcular la carga de energía necesaria para mantener el rango de temperatura óptimo para el crecimiento del tomate», dice O’Connor. «El modelo también calculó la cantidad de energía que produciría un invernadero en cada lugar cuando se colocaran células solares en su techo».

El modelado es complejo porque existe un compromiso complicado entre la cantidad de energía que generan las células solares y la cantidad de luz en la banda fotosintética que permiten que pase. Básicamente, si los productores están dispuestos a sacrificar mayores cantidades de crecimiento fotosintético, pueden generar más energía.

Además, las células solares utilizadas para este análisis son aislantes eficaces, porque reflejan la luz infrarroja. Esto ayuda a mantener los invernaderos más frescos en el verano, mientras atrapa más calor en el invierno.

El resultado final es que, para muchos operadores de invernaderos, la compensación podría ser pequeña. Especialmente para invernaderos en climas cálidos o templados.

Por ejemplo, en Arizona, los invernaderos podrían volverse neutrales en cuanto a energía, sin requerir una fuente de energía externa, mientras bloquean solo el 10% de la banda de luz fotosintética. Sin embargo, si los productores están dispuestos a bloquear más luz fotosintética, podrían generar el doble de energía de la que necesitan para operar el invernadero. En Carolina del Norte, un invernadero podría volverse neutro desde el punto de vista energético mientras bloquea el 20% de la luz fotosintética. En Wisconsin, los invernaderos no podían volverse neutrales desde el punto de vista energético utilizando las células solares semitransparentes; mantener el invernadero caliente en invierno requiere demasiada energía. Sin embargo, las células solares podrían satisfacer hasta el 46% del efecto invernadero ‘s de energía demanda.

«Si bien la tecnología usa algunas de las plantas ligeras de las que dependen, creemos que el impacto será insignificante en el crecimiento de las plantas y que la compensación tendrá sentido financiero para los productores», dice O’Connor.

El artículo, «Lograr invernaderos netos de energía cero mediante la integración de células solares orgánicas semitransparentes», se publica en la revista Joule .


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