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農(nóng)業(yè)與太陽能的互利共生
日期:2023-07-17   [復(fù)制鏈接]
責(zé)任編輯:sy_huamengqi 打印收藏評論(0)[訂閱到郵箱]
農(nóng)業(yè)光伏是 20 世紀(jì) 80 年代提出的概念,它在同一塊土地上將農(nóng)業(yè)和太陽能生產(chǎn)結(jié)合起來。 從業(yè)者在太陽能電池板下種植農(nóng)作物,并可以控制通過光合作用的光量和波長。 光合作用不需要的光可以提供清潔能源生產(chǎn)。 與此同時,當(dāng)植物進(jìn)行光合作用時,它們會通過蒸騰作用失去水分。 水分的流失可以冷卻空氣并提高電池板的發(fā)電效率。 這是一個雙贏的局面——至少在理論上是這樣。

然而,農(nóng)業(yè)光伏 面臨的重大挑戰(zhàn)阻礙了其廣泛應(yīng)用。 一個緊迫的問題是農(nóng)業(yè)光伏 技術(shù)如何最大限度地提高作物生產(chǎn)力和能源發(fā)電量,同時最大限度地減少植物水分損失和灌溉需求。這對一塊土地的要求很高。

在之前的一項(xiàng)研究中,科學(xué)家們認(rèn)為,成功的農(nóng)業(yè)光伏裝置可以將光劃分為對能源生產(chǎn)或光合作用有效的波長,例如,紅色用于農(nóng)作物,藍(lán)色用于太陽能電池板。在這項(xiàng)工作的基礎(chǔ)上,Katul開發(fā)了一個數(shù)學(xué)框架來量化單個植物如何在光合作用中利用不同波長的光。該研究旨在探尋光伏系統(tǒng)與農(nóng)業(yè)相結(jié)合將如何影響地上生物量,這是研究人員用來估計(jì)作物產(chǎn)量的依據(jù)。

該模型考慮了單個植物并引入了變量,例如植物的耐蔭程度,這些變量可能會影響其在光伏裝置下的生長。 該框架假設(shè)光等資源是根據(jù)葉面積獲取的,但呼吸成本與植物的大小成正比。 該研究還考慮了太陽能電池板如何改變其電池下方的微氣候和光可用性。

評論文章強(qiáng)調(diào),農(nóng)業(yè)光伏的候選作物具有耐蔭性,且地上葉面積大。光伏系統(tǒng)下降低的空氣溫度和較高的土壤濕度使得植物可以將更多的碳分配到地上生物量,從而產(chǎn)生更大的葉面積。這一特征在耐蔭植物中很常見,這表明像芝麻菜、羽衣甘藍(lán)和西紅柿這樣的大葉作物可能更有可能在農(nóng)業(yè)光伏設(shè)置中獲得成功。

原標(biāo)題:農(nóng)業(yè)與太陽能的互利共生

 
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來源:Aaron Sidder
 
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