Muchos invernaderos podrían volverse neutrales en energía usando paneles solares transparentes para recolectar energía, principalmente a partir de las longitudes de onda de la luz que las plantas no usan para la fotosíntesis. Esos son los resultados de un nuevo estudio de modelado realizado por ingeniería, biología vegetale investigadores de física en 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 deel estudio y un profesor asociado de ingeniería mecánica y aeroespacial en NC State. "Podemos hacer esto mediante el uso de células solares orgánicas, porque nos permiten ajustar el espectro de luz que absorbe la célula solar, para que podamos enfocarnossobre el uso de la mayoría de las longitudes de onda de luz que las plantas no usan. Sin embargo, hasta ahora no estaba claro cuánta energía podría capturar un invernadero si estuviera usando estas células solares orgánicas semitransparentes, selectivas de 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 requiere paraoperar 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 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 cantidadde energía que produciría un invernadero en cada ubicación cuando las células solares se colocaran en su techo "
El modelado es complejo porque existe una complicada compensación entre la cantidad de energía que generan las células solares y la cantidad de luz en la banda fotosintética por la que permiten pasar. Básicamente, si los productores están dispuestos a sacrificar grandes cantidades de fotosíntesiscrecimiento, pueden generar más energía.
Además, las células solares utilizadas para este análisis son aislantes efectivos, ya que 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. Particularmente para invernaderos en climas cálidos o templados.
Por ejemplo, en Arizona, los invernaderos podrían volverse neutrales desde el punto de vista energético, sin necesidad de una fuente de energía externa, al tiempo que bloquean solo el 10% de la banda de luz fotosintética. Sin embargo, si los productores están dispuestos a bloquear más luz fotosintética, podríangenerar el doble de energía que la requerida para operar el invernadero. En Carolina del Norte, un invernadero podría volverse neutral en energía mientras bloquea el 20% de la luz fotosintética. En Wisconsin, los invernaderos no podrían volverse neutrales en energía usando las células solares semitransparentes - manteniendoel invernadero cálido en invierno requiere demasiada energía, sin embargo, las células solares podrían satisfacer hasta el 46% de la demanda de energía del invernadero.
"Si bien la tecnología utiliza 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.
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Materiales proporcionado por Universidad Estatal de Carolina del Norte . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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