作者:朱汉斌 来源:中国科学报 发布时间:2023/6/15 15:21:15
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广东开发温室NSS技术实现作物和能源联产

 

近日,广东省农业科学院设施农业研究所设施农业新技术团队在提高温室环境调控能力和太阳能全光谱高效利用方面取得新进展,他们开发一种应用于温室覆盖层的纳米流体光谱分频(NSS)技术,以实现作物和能源的联产。相关研究论文发表于Energy

论文第一作者、广东省农业科学院设施农业研究所博士袁余表示,该研究基于NSS技术,既能为植物生长提供适宜环境,降低了炎热季节温室内温度,又收集了热量可以再利用,实现了太阳能全光谱高效利用,为发展农-光-热兼容互补模式提供了新思路。

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纳米流体作为温室光谱分频覆盖层示意图。设施农业新技术团队 供图

“万物生长靠太阳”,温室自身就是直接利用太阳能的农业建筑设施。太阳光谱分布范围非常宽,而作为光信号调节植物生长的光谱占总太阳光谱的很少一部分。温室在不通风开窗情况下,夏季温室内的温度最高能达到55℃以上。因此,如何有效利用植物作用光谱能量用于植物生长,而收集引起温室效应的热作用光谱辐射能量进行再利用,对减少温室能源消耗和提高太阳能利用效率具有重大意义。

研究团队开发一种应用于温室覆盖层的NSS技术,以实现作物和能源的联产。NSS是由厚度为10 mm、体积分数为0.005 vol%的ATO-WO3纳米流体作为流动层,在双层透明中空结构内循环,流体的流量为400 L/h。

为了研究NSS在温室中的应用效果以及植物的生长响应,进行了植物栽培试验和系统光热试验,并对NSS的能量分析和性能评估进行了验证。结果表明,NSS能够很好地透过植物光合有效辐射而吸收近红外辐射,保证设施植物正常生长的同时又降低了温室降温能耗,且产生的热能为温室日常运行提供能源。

该研究拓宽了纳米流体在温室中的应用,是提高温室太阳能全光谱利用的一种有效方法。

上述研究得到北京市科技计划项目、国家自然科学基金、广东省基础与应用基础研究基金项目、广东省农业科学院协同创新中心项目、广东省农业科学院创新基金项目(华南设施大棚小气候热质传递机理及调控优化研究)、国家重点研发项目等项目的共同资助。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.energy.2023.127706

 
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