Растения используют световые волны только части спектра для фотосинтеза — оставшуюся часть можно восстановить и использовать для выработки солнечной энергии. Это идея солнечных модулей, разработанных стартапом EPFL Voltiris. После обнадеживающих предварительных результатов новая пилотная установка была недавно установлена в Граубюндене.
В Швейцарии выращивание томатов, огурцов, перца и других свето- и теплоемких овощей требует строительства теплицы, но ее эксплуатация требует огромного количества энергии. Фермеры должны тщательно сбалансировать урожайность и экономику с заботой об окружающей среде . «Обогрев теплицы площадью 5 га обходится более чем в 1,5 миллиона швейцарских франков в год, — говорит Николя Вебер, генеральный директор Voltiris. – И теплица такого размера выбрасывает примерно такое же количество CO 2 в год, как 2000 человек».
Швейцарская федерация производителей фруктов и овощей, которая возделывает несколько тысяч гектаров по всей стране, поставила перед собой цель к 2040 году исключить из своих сельскохозяйственных процессов всю энергию, основанную на ископаемом топливе. Технология компании основана на том факте, что растения не используют все волны, содержащиеся в солнечном свете; остальные могут быть сосредоточены на фотоэлектрических (PV) элементах для выработки солнечной энергии . Система Voltiris легка и предназначена для отслеживания движения солнца по небу и может похвастаться дневной производительностью наравне с обычными солнечными панелями. Первые овощи, выращенные по системе Voltiris, были собраны этим летом в ходе экспериментальных испытаний, проведенных в двух теплицах в кантонах Вале и Граубюнден.
Солнечный свет необходим для выращивания сельскохозяйственных культур, так как он нужен растениям не только для фотосинтеза, но и для фототропизма (что заставляет растения расти в направлении света) и фотопериодизма (как организмы реагируют на сезонные изменения продолжительности дня). Но растения избирательны в отношении того, какие части спектра они используют, полагаясь на красный и синий свет. Таким образом, фильтры Voltiris пропускают эти длины волн, направляя другие длины волн (зеленый и ближний инфракрасный) к фотоэлементам, где они преобразуются в солнечную энергию. Более того, система вырабатывает эту возобновляемую энергию без снижения урожайности , поскольку растения по-прежнему получают весь необходимый им солнечный свет.
Система состоит из дихроичных зеркал, окрашивающихся в разный цвет в зависимости от условий наблюдения. Цвет стекла, напоминающий антибликовое покрытие очков, придает зеркалам почти декоративный вид, поскольку они меняют цвет в зависимости от проходящего через них света. Два запатентованных изобретения делают систему Voltiris уникальной и способной работать так хорошо. Первая представляет собой оптимизированную оптическую систему, которая эффективно концентрирует солнечный свет, а вторая представляет собой устройство слежения за солнцем, предназначенное для использования под крышей, которое увеличивает время, в течение которого система может производить солнечную энергию, на 40%.
Благодаря этим прорывам система может достичь производительности, аналогичной той, что дают обычные солнечные панели, но только с половиной световых волн , т. е. зеленого и ближнего инфракрасного света. «Мы планируем применять к отражающему стеклу различные виды обработки в зависимости от потребностей конкретных культур, чтобы еще больше повысить урожайность», — говорит Вебер. Легкая установка помещается в пустое пространство между крышей теплицы и верхней частью растений.
Пилотные испытания новой системы показали, что они должны быть в состоянии сократить выбросы CO 2 теплиц вдвое, обеспечивая при этом от 60% до 100% их потребностей в энергии в зависимости от используемой системы отопления. «Выбросы не сведены к нулю, потому что наша система начнет заменять электричество, которое, как правило, «чище», чем газ». — говорит Вебер.
