Kaip paversti šiltnamį į variklį

Saulės elementai yra prietaisai, kurie saulės šviesą paverčia elektra. Ši technologija suteikia daugiau žemės patogumo gaminant energiją, nei deginant anglį ir kitus iškastinį kurą. Tačiau saulės elementų plokštėms reikia daug atviros, saulėtos erdvės, kad saulės šviesa būtų nuimta. Kai vietos yra ribotos, žmonės gali rinktis tarp saulės kolektorių ir laukų, kad galėtų auginti maistą. Bet kas, jei galėtumėte tuo pačiu metu gaminti pasėlius ir elektros energiją? „Yang Yang“ sprendimas yra aiškus. Išvalyti saulės elementai, ty.

Mokslininkai sako: fotovoltika

Yang yra Kalifornijos universiteto Los Andžele fizikas. Jis studijuoja saulės elementus, dar vadinamus fotovoltinėmis (Foh-toh-vol-TAY-ik) ląstelėmis. Daugelis jų gaminami naudojant silicio elementą. Yang vietoj to dirba su anglies pagrindu naudojamomis versijomis. Šios saulės baterijos yra vadinamos OPV, trumpomis ekologiškomis fotovoltikomis. OPV yra lanksčios ir paprastos. Pastaruoju metu keletas mokslininkų grupių sukūrė skaidrias arba aiškias OPV.

Kadangi jie leido šviesai praeiti, vienas iš Yang mokinių pasiūlė naudoti OPV ant šiltnamio stogo. Tai įkvėpė Jango komandą sukurti ir išbandyti saulės elementą, kuris galėtų gaminti elektros energiją ir leisti pakankamai šviesos pro augalus.

Saulės šviesą sudaro daug spalvų arba šviesos bangų. Spalvos, kurias matome - nuo violetinės iki raudonos - vadinamos matoma šviesa. Jų bangos ilgiai svyruoja nuo 400 iki 700 nanometrų. (Nanometras yra milijardas metro.) Jano saulės elementai leidžia matyti šviesą, todėl jie atrodo aiškūs. Tačiau saulės elementai taip pat turi sugerti tam tikrą šviesą elektros energijos gamybai. Yang sugeria infraraudonųjų spindulių šviesą, kurios bangos ilgis yra nuo 700 nanometrų iki 1 milimetro. Apie pusę šviesos, kuri ateina iš saulės, yra infraraudonųjų spindulių. Žmonės negali jo pamatyti, tačiau kai kurie gyvūnai, pavyzdžiui, gyvatės ir šikšnosparniai, gali jausti infraraudonųjų spindulių ryšį.

Augalams nereikia infraraudonųjų spindulių. Tiesą sakant, jiems reikia tik labai nedidelio matomos šviesos spektro. Dauguma augalų sugeria raudoną ir mėlyną šviesą, bet atspindi žalia šviesą. (Štai kodėl dauguma augalų atrodo žali.) Yang komanda norėjo pamatyti, ar matoma šviesa, praeinanti per aiškius saulės elementus, būtų pakankama augalams augti.

Paaiškinimas: šviesos ir elektromagnetinės spinduliuotės supratimas

Jo komanda neturėjo pakankamai medžiagų, kad sukurtų visą šiltnamį. Taigi jie bandė nedideliu mastu. Pirma, jie įterpė nešvarumus į stiklines ir į juos įdėjo mung pupeles. Jie augo pupeles natūralioje saulės šviesoje trimis sąlygomis. Viena stiklinių grupė buvo atidengta. Vienoje grupėje pusėje buvo aliuminio folija ir aiški OPV. Galutinės grupės stiklinės buvo visiškai padengtos aliuminio folija, kad užblokuotų visą šviesą.

Po 13 dienų mokslininkai pažvelgė, kaip gerai sudygo sėklos. Folijos dengtose stiklinėse augalai prastai augo. Tačiau sėklų su aiškia saulės baterija viršuje augo, taip pat sėklų neuždengtos stiklinės. Tai reiškia, kad saulės elementai gali dirbti ant šiltnamio stogo.

Grupė paskelbė savo išvadas internete sausio 3 d ACS Nano.

Kambarys augimui

Nesvarbu, ar šviesa gali praeiti per saulės elementą, mokslininkai turi galvoti apie tai. Taip pat yra efektyvumas. Bendrosios ant stogo esančios saulės baterijos, sugeriančios matomą šviesą, yra maždaug 18 proc. Efektyvumo. Tai reiškia, kad jie gamina 18 vatų galios kiekvieną 100 vatų saulės šviesos, kurią jie sugeria. Yang testas OPV turi beveik 10 proc. Efektyvumą, kuris vis dar yra gana geras. „Tačiau mūsų laboratorija yra labai maža“, - sako Yang. „Kai saulės elementas gaminamas dideliu plotu, efektyvumas paprastai mažėja.“

Yang mano, kad šiltnamiai ateityje gali tapti populiaresni ūkininkavimui. Kadangi klimato kaita mažina augimo sąlygas, šiltnamiai ūkininkams gali suteikti daugiau kontrolės. „Yang“ komanda norėtų „paversti šiltnamį į elektrinę, kad generuotų elektros energiją“, - sako jis. „Tai būtų labai naudinga.“

Tačiau, kad žmonės galėtų plačiai naudotis šia technologija, „viskas kainuoja,“ priduria jis. „Dabar ši technologija yra labai brangi.“ Yang tikisi, kad vieną dieną didelė kompanija norės masinę gamybos technologiją. Tai gali padėti sumažinti jo išlaidas.

Luisas Camposas mano, kad saulės elementų naudojimas tiek energijos gamybai, tiek ūkininkavimui yra protingas. Chemikas, jis dirba Kolumbijos universitete Niujorke. Kadangi dauguma saulės elementų sugeria matomą šviesą, šiam tikslui gali būti naudojami tik tokie skaidrūs OPV, kaip Yang. „Tai tikrai įdomu pamatyti daugybę programų, kurias gali naudoti atsinaujinančios energijos prietaisai“, - sako jis.

„Campos“ pritaria „Yang“ susirūpinimui, kad didesnės ląstelių versijos gali neveikti. Jis sako, kad įrenginiai gali tapti didesni, o jų efektyvumas gali sumažėti. Vis dėlto, jis mano, kad Yang naudoja saulės elementus „įspūdingu pasiekimu“.

Kai šiandienos studentai auga, Yang tikisi, kad kai kurie iš jų padės geriau ir mažiau kainuos šios technologijos. Tai paskatintų jos apeliaciją ir galimą naudojimą. „Mokslas yra įdomus ir iššūkis“, - sako jis, - ir tikiuosi, kad jauni vaikai prisijungs prie mūsų.

Maitinimo žodžiai

aliuminis Metalo elementas, trečias pagal dydį žemės plutos. Jis yra lengvas ir minkštas, ir daugelyje daiktų naudojamas nuo dviračių iki erdvėlaivio.

taikymo Konkretus kažko panaudojimas ar funkcija.

anglies Cheminis elementas, turintis atominį skaičių 6. Tai fizinis viso Žemės gyvenimo pagrindas. Anglis yra laisvai naudojamas kaip grafitas ir deimantas. Tai yra svarbi anglies, kalkakmenio ir naftos dalis, chemiškai geba savarankiškai susieti, kad sudarytų didžiulį kiekį chemiškai, biologiškai ir komerciškai svarbių molekulių.

klimato kaita Ilgalaikiai reikšmingi Žemės klimato pokyčiai. Tai gali įvykti natūraliai arba reaguojant į žmogaus veiklą, įskaitant iškastinio kuro deginimą ir miškų kliringo veiklą.

elektros energijos Įkrovos srautas, paprastai iš neigiamo krūvio dalelių, vadinamų elektronais, judėjimo.

elementas Kai kurios didesnės struktūros elementas. (chemijoje) Kiekviena iš daugiau nei šimto medžiagų, kurių mažiausias vienetas yra vienas atomas. Pavyzdžiai yra vandenilis, deguonis, anglis, ličio ir urano.

iškastinis kuras Bet koks kuras, pvz., Akmens anglys, nafta (nafta) arba gamtinės dujos, kurios Žemėje išsivystė per milijonus metų nuo sugedusių bakterijų, augalų ar gyvūnų liekanų

šiltnamyje Šviesiai užpildyta konstrukcija, dažnai su langais tarnauja kaip sienos ir lubų medžiagos, kuriose auginami augalai. Jis užtikrina kontroliuojamą aplinką, kurioje galima nustatyti nustatytus vandens, drėgmės ir maistinių medžiagų kiekius, o kenkėjai gali būti užkirstas kelias patekti į rinką.

infraraudonųjų spindulių Žmogaus akiai nematoma elektromagnetinės spinduliuotės rūšis. Pavadinimas apima lotynišką terminą ir reiškia „žemiau raudonos spalvos“. Infraraudonųjų spindulių šviesoje bangos ilgiai yra ilgesni už žmonėms matomus. Kiti nematomi bangos ilgiai yra rentgeno spinduliai, radijo bangos ir mikrobangų krosnelės. Infraraudonųjų spindulių šviesa paprastai įrašo objekto ar aplinkos šilumos parašą.

masė Numeris, rodantis, kiek objektas pasipriešina pagreitinimui ir sulėtinimui - iš esmės tai, kiek dalyko objektas yra pagamintas.

nano Priedas, rodantis milijardą. Matavimo metrinėje sistemoje ji dažnai naudojama kaip santrumpa, susijusi su objektais, kurie yra milijardo metro ilgio arba skersmens.

prisijungęs (n.) Internete. (adj.) Terminas, kurį galima rasti internete.

ekologiškas (chemijoje) būdvardis, rodantis kažką, yra anglies turintis; terminas, susijęs su cheminėmis medžiagomis, sudarančiomis gyvus organizmus. (žemės ūkyje) Ūkio produktai, auginami nenaudojant natūralių ir potencialiai toksiškų cheminių medžiagų, tokių kaip pesticidai.

fotoelektros Būdvardis, apibūdinantis tam tikrų technologijų gebėjimą paversti saulės šviesą į elektros energiją.

fizikas Mokslininkas, tiriantis medžiagos ir energijos pobūdį ir savybes.

diapazonas Visa apimtis arba kažko paskirstymas. Pavyzdžiui, augalų ar gyvūnų asortimentas yra plotas, kuriame jis natūraliai egzistuoja. (matematikos ar matavimų atveju) Kiek įmanoma keisti vertes. Taip pat atstumas, per kurį kažkas gali būti pasiektas arba suvokiamas.

atsinaujinanti energija Energija iš šaltinio, kuris nenaudojamas, pvz., Vandens (vandens), vėjo energijos arba saulės energijos.

silicio Nemetalinis puslaidininkinis elementas, naudojamas elektroninėms grandinėms gaminti. Grynas silicis yra blizgaus, tamsiai pilkos kristalinės formos ir beformų miltelių pavidalu.

saulės elementas Prietaisas, kuris saulės energiją paverčia elektra.

vatų Energijos naudojimo, srauto (ar srauto) ar gamybos rodiklio matas. Tai atitinka vieną džaulį per sekundę. Jame aprašomas energijos kiekis, perskaičiuotas iš vienos formos į kitą - arba perkeliamas - per laiko vienetą. Pavyzdžiui, kilovatas yra 1000 vatų, o namų ūkių energijos vartojimas paprastai matuojamas ir kiekybiškai apskaičiuojamas pagal kilovatvalandes, arba kilovatų, naudojamų per valandą, skaičių.

bangos ilgis Atstumas tarp vieno piko ir kito bangų serijoje arba atstumas tarp vieno lovelio ir kito. Tai taip pat yra vienas iš „rodiklių“, naudojamų spinduliuotei matuoti. Matoma šviesa, kuri, kaip ir bet kokia elektromagnetinė spinduliuotė, vyksta bangomis - apima bangos ilgius tarp maždaug 380 nanometrų (violetinė) ir apie 740 nanometrų (raudona). Radiacija, kurios bangos ilgis yra trumpesnis už matomą šviesą, apima gama spindulius, rentgeno spindulius ir ultravioletinę šviesą. Ilgesnės bangos ilgio spinduliuotė apima infraraudonųjų spindulių šviesą, mikrobangų krosneles ir radijo bangas.