埃?湯普森博士（格林威治大學(xué)）,、光伏公司波利索爾以及肯特郡的休?洛農(nóng)場近期開展的研究項目,，一直在探索英國軟水果農(nóng)場在生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)作物的同時利用太陽能發(fā)電的潛力 ,。

通過在溫室和塑料大棚中改造使用半透明光伏材料,，這些項目展示了太陽能發(fā)電和作物種植如何在同一塊土地上成功共存,，而且無需為新建筑結(jié)構(gòu)投入成本,。

這種方法有望提高可持續(xù)性、減少土地需求并降低務(wù)農(nóng)成本,，而且該項目引起了廣泛關(guān)注,，大型種植商和超市紛紛前來參觀相關(guān)設(shè)施,。

作為該項目的一部分，格林威治大學(xué)的研究團(tuán)隊還在評估使用各種顏色的半透明玻璃太陽能板對作物生長的影響,，因為這些太陽能板能夠?qū)⒐獠ㄩL分配用于植物光合作用或發(fā)電。

這項工作延續(xù)了與其他學(xué)術(shù)光合作用研究人員的長期合作,，之前他們曾開展過關(guān)于綠葉蔬菜的試驗研究,。

研究方法和 BF5 傳感器

該團(tuán)隊的大部分研究在休?洛農(nóng)場（圖 1）進(jìn)行，這是肯特郡一家商業(yè)軟性水果種植農(nóng)場。

英國公司波利索爾有限公司為該項目挑選了專門的農(nóng)業(yè)科技太陽能板材料,。

在成功完成安裝試驗后,，農(nóng)場工作人員會根據(jù)需要安裝和移動塑料大棚上的光伏設(shè)備,。

塑料大棚的屋頂曲面上間隔安裝了細(xì)長的柔性光伏材料條帶。該團(tuán)隊正在試驗不同的光伏條布置方式和間隔寬度,，以形成特定的遮蔭模式。

作物在幾個塑料大棚場地中進(jìn)行種植,，這里的一個關(guān)鍵研究目標(biāo)是確定光伏材料（以及它們產(chǎn)生的遮蔭）對植物生長,、健康和產(chǎn)量的影響,。

Delta-T 設(shè)備公司的 BF5 陽光傳感器在準(zhǔn)確評估穿透塑料大棚的太陽輻射量方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用,，無論是在有色光伏條直接遮蔭的區(qū)域還是未遮蔭的區(qū)域,。

這些數(shù)據(jù)使研究團(tuán)隊能夠?qū)⒅参锷L特征與到達(dá)試驗區(qū)域的光的數(shù)量和質(zhì)量進(jìn)行比較,，以研究農(nóng)光互補作物。

BF5是一款緊湊,、無活動部件的儀器,，能夠測量直接和散射太陽輻射，并且可以根據(jù)實驗需要輕松重新定位。

該團(tuán)隊在現(xiàn)場部署了兩個 BF5 傳感器,，以便可靠地測量全天的太陽輻射,。

一個 BF5 安裝在塑料大棚內(nèi)的無遮蔭區(qū)域，另一個位于光伏遮蔭區(qū)域,。這種方法使團(tuán)隊能夠進(jìn)行絕對輻射測量,，并計算通過塑料大棚的光伏面板部分和非光伏面板部分到達(dá)作物的光照水平差異，示例數(shù)據(jù)見圖 4,、圖 6 和圖 7,。

手持式光度計也用于大棚內(nèi)外的多個關(guān)鍵位置，以進(jìn)行定點測量,，示例數(shù)據(jù)見圖 5,。

光伏板產(chǎn)生的電力被輸送到一個大型電池中，它可以滿足多種電力需求,，從灌溉,、電動車輛或機(jī)器人系統(tǒng)的供電。

該團(tuán)隊目前的研究結(jié)果

太陽能板的改造

“在現(xiàn)有建筑上加裝太陽能板比從頭開始建造新結(jié)構(gòu)更具成本效益,。這種方法還通過同時生產(chǎn)農(nóng)作物和發(fā)電最大了土地利用,，而不是將寶貴的農(nóng)業(yè)用地用于專門的太陽能裝置。在我們的試驗中,，所有光伏系統(tǒng)都被改造安裝到現(xiàn)有的溫室和塑料大棚結(jié)構(gòu)上,。

太陽能板對作物的環(huán)境影響

“太陽能板提供的遮蔭已被證明可以提高受保護(hù)作物系統(tǒng)的水分利用效率。在夏季,，軟性水果甚至可能因直射陽光過多而受損,，而且即使在英國，植物通常也會接收到過量的光合作用所需的光照,。濕度和溫度會有輕微變化,，但對作物及其生長環(huán)境的影響很小。

我們確實注意到在分子水平上光合作用發(fā)生了變化,。彩色遮蔭尤其會因作物類型不同而產(chǎn)生差異,，正如以前使用彩色LED燈所報道的那樣。我們正在積極研究如何在這些有色玻璃系統(tǒng)中控制有益的作物營養(yǎng)變化,，并評估哪些作物最兼容,。

一些作物在遮蔭下茁壯成長，而其他作物可能根本不適合這種系統(tǒng),。"

能源產(chǎn)量

“柔性太陽能板的發(fā)電量取決于覆蓋屋頂面積的大小,，而我們的布置方式受下方種植作物選擇的影響。保守估計表明，我們目前安裝在四個大型塑料大棚部分區(qū)域的草莓種植區(qū)上方的安裝設(shè)施,，每公頃每年可產(chǎn)生約 100 至 130 兆瓦時的電量,。"

彩色太陽能板的影響

“我們的彩色半透明光伏板允許光譜中更多橙色和紅色光譜到達(dá)植物,，同時將藍(lán)色波長轉(zhuǎn)化為電能,。在我們之前的項目中，我們發(fā)現(xiàn)葉菜類作物在高紅光比例下蛋白質(zhì)含量更高,。我們正在探索這些對更廣泛作物的影響，并在更大規(guī)模的試驗中測量太陽能產(chǎn)量,。"

這種能源發(fā)電系統(tǒng)的益處

“該系統(tǒng)通過發(fā)電帶來經(jīng)濟(jì)效益，所發(fā)電力可以出售給電網(wǎng),，用于抵消農(nóng)場的電力消耗,，或支持電動自動化設(shè)備的運行,。我們目前正在進(jìn)行評估,，以了解農(nóng)光互補系統(tǒng)的能源輸出減少電力使用的潛力,，隨著項目的推進(jìn),，將有更多深入見解,。

能源需求在一年中會波動,。在夏季,，農(nóng)場和太陽能系統(tǒng)滿負(fù)荷運行，為水泵,、紫外線處理設(shè)備,、采摘機(jī)器人、土地維護(hù)設(shè)備及其他車輛和機(jī)械提供動力,。"

使用BF5陽光傳感器

“BF5 無縫地為我們提供了開展這項研究所需的可靠太陽輻射數(shù)據(jù),。它的讀數(shù)對于擴(kuò)展手持式定點測光儀的功能至關(guān)重要，其堅固緊湊的外形使其能夠快速輕松地放置在感興趣的關(guān)鍵位置,。"

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