Κατασκευή Θερμοκηπίου με Ενσωματωμένα Οργανικά Φωτοβολταϊκά
Creators: name: Ζήσης, Χρίστος Κωνσταντίνου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2018
Subjects: Οργανικά Φωτοβολταϊκά
Θερμοκήπια
Ενέργεια
Organic Photovoltaics
Greenhouses
Energy

description: Η συνεχώς αυξανόμενη ζήτηση ενέργειας, σε συνδυασμό με την περιορισμένη διαθέσιμη ποσότητα ορυκτών καυσίμων, καθώς και η ανάγκη για ελάττωση των εκλυόμενων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα και άλλων αερίων που εντείνουν το πρόβλημα του φαινομένου του θερμοκηπίου, έστρεψε την διεθνή επιστημονική κοινότητα στην εύρεση λύσεων, σχετικά με την αξιοποίηση των ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Ειδικότερα, εντατική έρευνα λαμβάνει χώρα σχετικά με την αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας, μία από τις πλέον καθαρές μορφές ενέργειας, καθώς δεν πραγματοποιείται διεργασία καύσης. Μέχρι σήμερα, η πλέον διαδεδομένη τεχνολογία μέσω της οποίας παράγεται ηλεκτρική ενέργεια, αξιοποιώντας την ηλιακή ακτινοβολία, είναι οι φωτοβολταϊκές συσκευές πυριτίου. Τελευταία, η τεχνολογία των Οργανικών Φωτοβολταϊκών (Organic Photovoltaics – OPVs) εμφανίζεται να κερδίζει έδαφος, έναντι των συμβατικών τεχνολογιών, εξαιτίας των σημαντικών πλεονεκτημάτων από τα οποία χαρακτηρίζεται. Μερικά από τα πλεονεκτήματα είναι η οπτική διαπερατότητα, το χαμηλό βάρος, η ευκαμψία, η σχετικά εύκολη παραγωγική διαδικασία, το χαμηλό κόστος παραγωγής κ.α. Οι ιδιότητες των Οργανικών Φωτοβολταϊκών, προσδίνουν ανταγωνιστικό πλεονέκτημα στην εν λόγω τεχνολογία, ενώ προκύπτουν νέες εφαρμογές, στις οποίες είναι αδύνατον να υιοθετηθούν προγενέστερες ηλιακές τεχνολογίες. Μερικές από τις νεοεμφανιζόμενες εφαρμογές είναι η εγκατάσταση Οργανικών Φωτοβολταϊκών σε οροφές οχημάτων, η ενσωμάτωσή τους σε παράθυρα κτιριακών εγκαταστάσεων και η τοποθέτηση τους σε οροφές θερμοκηπίων. Στο πλαίσιο της παρούσας εργασίας έλαβε χώρα πειραματική μελέτη, σχετικά με τις επιπτώσεις στην ανάπτυξη και συμπεριφορά των φυτών τομάτας και πιπεριάς, που καλλιεργήθηκαν σε πειραματικό θερμοκήπιο στην οροφή του οποίου είχαν τοποθετηθεί Οργανικά Φωτοβολταϊκά, που παράχθηκαν μέσω Roll-to-Roll (R2R) τεχνικών. Μέσω της πειραματικής διαδικασίας αποδείχθηκε ότι η ανάπτυξη των φυτών, καθώς και η παραγωγή καρπών βελτιώνεται όταν δέχονται σκίαση από τα εγκατεστημένα OPVs, γεγονός που οφείλεται στην προστασία από φωτόνια υψηλής ενέργειας (φάσμα στην περιοχή της υπεριώδους ακτινοβολίας). Εξετάστηκαν, επιπροσθέτως, τα ενεργειακά οφέλη που μπορεί να προκύψουν από την χρήση Οργανικών Φωτοβολταϊκών, από μία θερμοκηπιακή εγκατάσταση. Η παραγόμενη ηλεκτρική ενέργεια συμβάλει στην μείωση του λειτουργικού κόστους των θερμοκηπιακών μονάδων, οδηγώντας στην οικονομική ανάπτυξη των εν λόγω επιχειρήσεων. Σύμφωνα με τα αποτελέσματα της παρούσας έρευνας, προκύπτει ότι τα Οργανικά Φωτοβολταϊκά κερδίζουν ολοένα και περισσότερο έδαφος, χάρη στις μοναδικές ιδιότητές τους. Λαμβάνοντας επιπροσθέτως υπόψη την συνεχόμενη αύξηση των αποδόσεων των εν λόγω φωτοβολταϊκών συσκευών, αναμένεται η είσοδος της παρούσας τεχνολογίας στην αγορά, σύντομα, καλύπτοντας ανάγκες, που είναι αδύνατο να καλυφθούν από τις διαθέσιμες τεχνολογίες.
description: Greenhouse agriculture is a high-growth and high-volume market that rapidly expands worldwide to address the societal needs for food production. The increasing demand for energy to cover their requirements, coupled with the limited amount of fossil fuels available, has turned the agriculture community into finding solutions for the exploitation of renewable energy sources. Intensive research is currently focused on the use of solar energy, one of the cleanest forms of energy, as no combustion process takes place. In recent years, Organic Photovoltaics (OPVs) are constantly gaining ground among other photovoltaic technologies due to their ability to be flexible, their light weight and their tunable optical transmittance. In this work, an experimental study was carried out regarding the effects on growth and behavior of tomato and pepper plants cultivated in an experimental greenhouse, on the roof of which Organic Photovoltaics were installed. The results of this study suggest that the installed OPVs deliver significant advantages on plant behavior, due to the shading. In particular, plants, which grown under the shade of OPVs, produced more fruit mass compared to the plants grown without being shaded. In addition, the height of the shaded plants at the end of the growing season was higher than the height of the remaining plants. This behavior was observed in both tomato and pepper plants. Moreover, the energy benefits that can be generated by the use of Organic Photovoltaics in a greenhouse facility have been examined. Electricity produced contributes to reducing the operating costs of greenhouses, leading to the economic growth of these enterprises. In conclusion, by taking into account the continuing increase in the yields of the OPV devices, it is expected that this technology will enter the market soon, covering needs that are not met by the available technologies.