“温室”中太阳能的应用

来源:网络发布时间:2019-04-19 10:02:25

温室生产对能源的依赖很大,尤其是对室内小气候的调控,往往需要大量的能源消耗,而近年来石油、煤炭等传统能源日益紧缺,价格持续上升,同时,环保的压力也与日俱增,这些因素使得对新能源在温室中的开发应用迫在眉睫。

太阳能作为一种可再生能源,如今得到了前所未有的重视。无论是欧洲、北美,还是中国,都在积极开发太阳能利用设备及综合利用技术与温室相结合的模式。

太阳能利用方式主要有发电与集热两种。从能源角度区分,温室中太阳能应用模式主要有两种,一是发电及电能的综合利用,二是集热及热能的综合利用。前者是采用太阳能发电设备进行发电,并将电能储存或并网,然后加以利用。后者是以太阳能集热管或其他设备为吸热体,直接吸收太阳能作为热能,以相变蓄热或显热蓄热的方式进行储存,当温室需要加温时再加以利用。

太阳能发电技术

用电是温室能耗的重要内容,各类环境调控设备、生产设施与装备、灌溉设备等,都需要电力驱动,尤其是一些采用新型技术的温室,如地源热泵加温的温室,冬季用电量极大,成为温室生产者主要的成本负担。太阳能发电技术本身已是一种成熟的技术,在设备元件与系统工程集成方面均已应用多年,因此在温室所在园区及温室本身配置太阳能发电系统,供应温室甚至园区其他建筑使用,是一种行之有效的方式。近两三年适宜于温室的太阳能发电集成设备层出不穷,以发电板安装方式进行分类,目前已经趋于成熟并投入应用的主要有三种:一是镶嵌式太阳能发电系统,二是独立式太阳能发电系统,三是分离式太阳能发电系统。

镶嵌式太阳能发电系统是将太阳能光伏电板镶嵌于温室覆盖系统中形成发电单元,但该方式中太阳能电板无法进行角度跟踪,当太阳入射角发生变化时,往往无法达到能量采集最大化,发电效率受到一定影响。独立式太阳能发电系统是将光伏电板独立安装在温室屋面,以相对独立的构件进行支撑的一种方式。该方式可实现电板对太阳照射角度的单轴或多轴跟踪,从而提高发电效率。分离式太阳能发电系统,是在温室以外的空地上,将太阳能发电组件与温室分离布置,该方式技术简单、造价较低,但会造成土地浪费。

采用镶嵌式和独立式发电系统时,光伏发电板将遮挡部分光照进入温室内,会导致室内光照的损失。具体采用何种发电系统要根据生产者实际情况而定。首先要针对温室种植作物的光照需求进行详细的计算与分析,在满足植物生长的光照条件下,确定合理的光伏电板面积。其次是光伏电板应沿南北走向布置,以避免在室内形成固定阴影带,导致室内有效种植面积的损失。同时,尽量将发电板布置于操作或通道区域。

存在的问题

太阳能发电系统与温室相结合时,要求其在发电同时还不能影响温室生产,同时,温室本身用电量有限,存在落差很大的波峰与波谷,这使系统面临新的问题。

1.发电量与植物光照的矛盾问题。无论如何合理考虑植物生长的光照需求,发电量最大化与植物生长环境最优化之间都存在矛盾。发电量越大、遮光越多,进入室内用于植物生长的光量越少。同时,由于气候与季节变化的原因,在阴天或冬季室内光照本身已不足时,发电板对采光的影响便越发明显,因此太阳能发电系统并非适用于所有温室,关键取决于温室所在地区的光资源情况,以及种植作物的环境需求。即使在适宜的地区,也需要进行科学的光环境评价,取得发电量与温室采光量的最佳平衡。

2.电能的储存与利用问题。温室用电极不均衡,且大多数用电设备运行时间短暂,从而带来了电能储存与利用的问题。目前常见的利用方式有蓄电池储存电能与区域内并网两种。蓄电池使用寿命短,四到五年就需更换,造成使用成本过高,得不偿失。而并网方式则又因防逆流的要求,导致温室或整个园区用电量较小时无法采用太阳能供电,仅能采用市政供电。通常情况下,两种方式需要结合使用,并在建设前期针对温室及园区的用电情况,对供电系统进行因地置宜的设计。

技术发展趋势

虽然温室太阳能发电与综合利用技术创新、应用与问题并存,但在能源趋紧、温室种植竞争加剧的前提下,适宜于温室的太阳能发电系统集成研究与设备研究将持续加强,将有越来越多的集成系统与设备产品供温室生产者选择。个人认为将集中于四个方面:一是适宜于温室的太阳能发电板,甚至是可调节透光率的发电板或发电膜等主要材料与设备的研究与开发,二是基于温室太阳能系统集成结构与配件的研究与开发,三是以太阳能系统综合应用为目标的专用控制设备与控制软件的研究与开发,四是基于太阳能系统的光环境评价理论研究。

太阳能发电技术在温室中的应用正日益扩大,在保证种植生产效果的同时,充分利用到太阳能这一取之不尽的可再生能源,无论是对温室园艺产业,还是对全人类的生存环境,都具有重要的意义,值得大力研究和推广。


索比光伏网 https://news.solarbe.com/201904/19/305594.html
责任编辑:yangran
索比光伏网&碳索光伏版权声明:

本站标注来源为“索比光伏网”、“碳索光伏"、"索比咨询”的内容,均属www.solarbe.com合法享有版权或已获授权的内容。未经书面许可,任何单位或个人不得以转载、复制、传播等方式使用。

经授权使用者,请严格在授权范围内使用,并在显著位置标注来源,未经允许不得修改内容。违规者将依据《著作权法》追究法律责任,本站保留进一步追偿权利。谢谢支持与配合!

推荐新闻
美媒:犹他州领导人正在密切关注太阳能开发工作,目标是将该州的能源供应增加一倍来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-26 16:01:03

Operation Gigawatt:长臂行动:犹他州州长斯宾塞·考克斯去年宣布,该州将利用“上述任何一种”方式在未来十年内将能源产量翻倍。

苏大袁建宇团队AM: 倒置钙钛矿太阳能电池实现 26.11% 的冠军效率!来源:钙钛矿与OPV薄膜太阳能 发布时间:2025-12-23 14:15:02

效率:DCA-1F共SAMs器件表现最优,冠军PCE26.11%,开路电压1.179V,短路电流密度25.89mA/cm,填充因子85.49%;DCA-0F、DCA-2F共SAMs器件PCE分别为25.21%、25.05%,均高于纯MeO-2PACz对照组。稳定性:30-50%湿度环境下储存1000小时,DCA-1F共SAMs器件保持90%初始PCE;1太阳光照下最大功率点跟踪1000小时,仍维持~90%效率,而纯MeO-2PACz器件500小时后效率衰减超50%。DCA分子与MeO-2PACz在溶液状态下自聚集行为的示意图。近期报道的基于共自组装单分子层策略的高效钙钛矿太阳能电池性能汇总。

马斯克:计划每年部署100GW的太阳能AI卫星来源:SOLARZOOM光储一家 发布时间:2025-12-23 11:31:57

12月15日,特斯拉CEO埃隆·马斯克在社交平台“X”公开发声,明确表达对地球小型核电反应堆的否定态度,直言相关建造“简直愚蠢至极”。与此同时,他再次力推其太空太阳能AI设想,称太阳作为“天空中巨大的免费核聚变反应堆”,足以满足整个太阳系能源需求,地球上的小型核聚变反应堆本质是经济浪费。

黄劲松AEM:理解钙钛矿太阳能电池中基于膦酸分子的空穴传输层来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:59:38

自组装单分子层已成为钙钛矿太阳能电池中一类重要的界面材料,能够调控能级、提升电荷提取效率,并改善器件效率与稳定性。其中,基于膦酸的自组装单分子层因其可与透明导电氧化物形成共价键,作为超薄、透明且可调控的空穴传输层而备受关注。解决这些挑战是将SAMs推向商业化钙钛矿太阳能产品的关键。

AEM:环境条件对无反溶剂两步法FAPbI₃薄膜及太阳能电池性能的影响来源:知光谷 发布时间:2025-12-23 09:58:30

综上,该研究表明,在干燥气氛中制备活性层或在最终退火时引入适度湿度,可获得两步法FAPbI太阳能电池的最佳性能与稳定性。

紫色光/紫外光线诱导的卤化物钙钛矿太阳能电池钝化失效来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:50:34

胺基末端配体,无论是直接使用还是以二维钙钛矿的形式使用,都是钙钛矿钙化剂中的主要缺陷钝化剂,并且显著推动了各种钙钛矿太阳能电池达到最高效率。然而,即便是这些最先进的钙钛矿太阳能电池,在运行过程中仍会迅速降解,这引发了对钝化耐久性的担忧。总之,研究结果揭示了一种普遍机制,即紫色光/紫外光线会导致胺基端配体的去钝化,而这类配体是钙钛矿太阳能电池的主要缺陷钝化剂。

固态钙钛矿太阳能电池的发现与进展来源:钙钛矿材料和器件 发布时间:2025-12-22 13:39:11

2012年,我们首次报道了长期稳定的固态钙钛矿太阳能电池,开辟了一个新领域,并引发了认证功率转换效率超过27.3%,超越了单晶硅太阳能电池的效率。如今,随着钙钛矿/硅叠层器件效率接近35%,钙钛矿太阳能电池已成为满足2050年净零碳排放目标所需太瓦级需求的主要候选者。展望未来,钙钛矿太阳能电池已准备好进入市场,预计钙钛矿/硅叠层器件将首先出现,随后是高效单结器件。固态钙钛矿太阳能电池的发现钙钛矿是具有ABX3通式的化合物。

SusMat综述:环保锡基钙钛矿太阳能电池的开压和填充因子损失来源:钙钛矿太阳能电池之基石搭建 发布时间:2025-12-22 09:36:56

基于锡的卤化物钙钛矿太阳能电池是一种极具前景的无铅替代方案,具有适宜的带隙和强光吸收特性,但其器件性能受制于显著的开路电压和填充因子损失。尽管相关研究已取得一定进展,但由于氧化化学、缺陷物理及界面能学的耦合作用,锡基钙钛矿太阳能电池的开路电压与填充因子性能仍难以媲美铅基钙钛矿太阳能电池。

肖娟定&蒋晓庆&逄淑平Angew:揭示分子柔韧性在增强吡啶基缺陷钝化以实现高效稳定钙钛矿太阳能电池中的作用来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 09:33:25

通过对钙钛矿/C界面进行分子调控以减少缺陷密度,对实现高效稳定的倒置型钙钛矿太阳能电池至关重要。然而,取代基柔韧性对钝化性能的影响仍未得到充分理解。研究发现,柔性中心取代基显著增强了吡啶基团的电子云密度,从而提升了其钝化能力,同时抑制了分子聚集并促进了更好的界面接触。

西湖大学王睿AM:无MA钙钛矿结晶与可扩展刮涂钝化实现高操作稳定性的钙钛矿太阳能模块来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 08:52:19

钙钛矿太阳能模块要实现商业化,不仅需要高功率转换效率,还必须具备长期的操作稳定性。本研究西湖大学王睿等人通过三管齐下的策略解决了这些挑战。本研究为在工业相关条件下实现高操作稳定性的钙钛矿太阳能模块建立了机制框架。

苏州大学袁建宇AFM:均匀接触的共自组装单层膜实现效率超过26%的倒置钙钛矿太阳能电池来源:知光谷 发布时间:2025-12-22 08:50:50

咔唑基自组装单层膜作为倒置钙钛矿太阳能电池中的空穴传输层被广泛使用,但它们在溶液中易形成胶束,导致界面均匀性下降。本文苏州大学袁建宇等人设计并成功合成了一系列氟化共轭SAMs,开发出一种用于高性能倒置PSCs的共SAM体系。基于DCA-0F、DCA-1F和DCA-2F共SAMs制备的倒置PSCs分别实现了25.21%、26.11%和25.05%的冠军光电转换效率。共SAM策略实现高效稳定器件:DCA-1F与MeO-2PACz共混形成均匀单层,使倒置PSCs效率提升至26.11%,并在MPP跟踪1000小时后保持约90%初始效率。