Przemiana energii – szklarnie wchodzą do gry
Zaspokajanie stale rosnącego zapotrzebowania na żywność i energię w zrównoważony sposób, przy jednoczesnym łagodzeniu skutków zmiany klimatu jest jednym z najpoważniejszych wyzwań naszych czasów. Sektor rolnictwa i budynki należą do największych konsumentów energii, a co za tym idzie, generują największy odsetek emisji z tym związanych. Choć uprawy szklarniowe pozwalają na znaczące zwiększenie ilości plonów z hektara w porównaniu z uprawami na polach, są znacznie bardziej energochłonne. Z drugiej strony, ze względu na swoją lokalizację w miejscach skąpanych w promieniach słońca, szklarnie mogą wykorzystywać światło słoneczne do wytwarzania czystej energii elektrycznej, co przełoży się na znaczące korzyści zarówno dla sektora rolniczego, jak i dla środowiska naturalnego. W ramach finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu PanePowerSW, badacze opracowali nowatorski produkt – przezroczysty szklany panel fotowoltaiczny PanePower Solar Window, który trafił na rynek. Nowy produkt powstał z myślą o wielu zastosowaniach – od szklarni, aż po okna budynków komercyjnych.
Wiele sposobów na zwiększanie produkcji energii
Panele fotowoltaiczne przetwarzają światło słoneczne na energię elektryczną, pochłaniając fotony z szerokiego zakresu widma elektromagnetycznego. Fotony zasilają materiały fotowoltaiczne, wybijając niektóre elektrony i powodując przepływ prądu elektrycznego. Sektor fotowoltaiki już od lat 70. przygląda się bliżej technologii koncentratorów promieniowania słonecznego, wykorzystując je jako sposób na zwiększenie wydajności wytwarzania energii elektrycznej. Tego rodzaju urządzenia pochłaniają fotony, które nie są w stanie zasilić istniejących materiałów fotowoltaicznych, a następnie emitują je w postaci fal o długości, która pozwala panelom słonecznym na ich wykorzystanie. Badacze projektu PanePowerSW wykorzystali tego rodzaju koncentratory do zwiększenia wydajności ogniw fotowoltaicznych, a także do zwiększenia ilości światła wspomagającego proces fotosyntezy roślin. Wykorzystanie przezroczystych materiałów, które przepuszczają fotony może wydawać się sprzeczne ze zdrowym rozsądkiem, w szczególności biorąc pod uwagę, że absorpcja fotonów jest konieczna do wytworzenia energii elektrycznej. Jak twierdzi Nick Kanopoulos, prezes i dyrektor generalny Brite oraz koordynator projektu PanePowerSW, „największym sukcesem projektu PanePowerSW są opracowane w ramach podjętych prac nowatorskie nanomateriały przetwarzające promieniowanie ultrafioletowe. Nasze rozwiązanie absorbuje fotony w zakresie promieniowania UV, których nie wykorzystują ani panele fotowoltaiczne, ani rośliny, a następnie wydziela światło o długościach fali w obrębie czerwonych i niebieskich regionów widma, wykorzystywane w procesach wytwarzania energii oraz fotosyntezy. To sprawia, że nasze panele przepuszczają światło widzialne, a jednocześnie zwiększają produkcję energii elektrycznej i wspomagają proces fotosyntezy – dzięki temu są idealnym rozwiązaniem do szklarni”.
Większe plony, niższe koszty, mniejsza emisyjność
W ramach projektu PanePowerSW, badacze zoptymalizowali skład nanomateriałów wykorzystanych w roli koncentratorów oraz zaprojektowali przezroczyste panele fotowoltaiczne z myślą o zaspokojeniu potrzeb rynku. Działanie produktu zostało zweryfikowane w ramach pilotażowego wdrożenia w szklarni. Badania terenowe wykazały zmniejszenie kosztów energii sięgające nawet 80 % w wyniku sprzedaży energii elektrycznej do sieci. W krajach charakteryzujących się większym nasłonecznieniem, te wyniki mogą okazać się jeszcze lepsze. „W przypadku uprawy winogron w naszej pilotażowej szklarni udało nam się wykazać ujemny ślad węglowy na każdy kilogram wyprodukowanych winogron. To pierwszy na świecie przykład upraw charakteryzujących się nieograniczonym potencjałem skalowania”, dodaje Kanopoulos. W pełni zautomatyzowana, nowoczesna linia produkcyjna drukująca nanomateriały pozwoli spółce Brite na znaczące ograniczenie kosztów produkcji szklanych paneli słonecznych. Jak dodaje Kanopoulos: „Technologia produkcji pozwala na wdrożenie nowych narzędzi do istniejących linii produkcyjnych, co sprawia, że nasze rozwiązanie jest wysoce skalowalne. Co więcej, wszystkie materiały wykorzystywane do produkcji naszych paneli są przyjazne dla środowiska i nadają się do recyklingu. Innymi słowy, rozwiązanie PanePowerSW może być rozwiązaniem dla zrównoważonej produkcji żywności dla całego świata, a zarazem mieć pozytywny wpływ na środowisko”. Już wkrótce rozwiązanie PanePowerSW może trafić na globalny rynek upraw szklarniowych, przyczyniając się do produkcji zrównoważonej żywności trafiającej na nasze stoły.
Słowa kluczowe
PanePowerSW, fotowoltaika, słoneczne, energia elektryczna, szkło, szklarnia, rolnictwo, koncentratory słoneczne, LSC, nanomateriały, druk atramentowy, koncentrator promieniowania słonecznego, fotowoltaiczne
