光谱分离技术助推光伏农业创新

李丽旻 来源:中国能源报 编辑:jianping 光谱分离光伏农业
针对“与农争光”问题,中国科学技术大学先进技术研究院刘文教授提出一项光伏农业创新解决方案——太阳光谱分离技术。该技术被业界评价为,“真正做到了种植、太阳能光伏发电两不误”。

 

与传统光伏发电系统对比来看,光谱分离技术的优势主要有四点。

第一是能够解决光伏发电影响植物生长的问题,而就目前实验结果来看,精准提供特定波长的方法还能够让植物长势更好。在试验田中,我们种植了黄瓜、竹叶菜、牧草等,效果都不错。

第二,目前发电效率约9%左右,我们还在进一步提高发电效率,理论上采用普通晶硅光伏材料,这个系统就可以达到14%,关键是要进一步突破塑料干涉滤光膜的结构与工艺改进。

第三,PET这种塑料膜性质稳定,耐高温耐腐蚀,用在农作物上还能够减少水分蒸发,对缺水地区的光伏农业有很大的优势。塑料干涉滤光膜还具有抗紫外线功能,可以保证长期野外稳定性。

第四,这个系统用于大田农作物生产,还能够大幅减少水分蒸发,我们的实验结果节水已经超过40%,这对于缺水地区的农业会有很大的帮助。不仅如此,用干涉膜进行光谱分离对某些高附加值的经济植物生长更加有利,人工光环境可以帮助一些农作物提升关键品质,如大幅增加西红柿的番茄红素含量。因此,该项目具有很强的技术先进性和经济可行性,虽然技术方案越来越成熟,但这个交叉学科研究方向仍然有大量工作值得深入开展。

中国能源报:该技术要大规模推广还需要克服哪些阻碍?

刘文:我认为在光伏农业领域光谱分离是一项颠覆性的技术,但如果要大规模推广我们首先需要解决分光膜的问题。就目前来说,我们还没有真正实现精准分离太阳光光谱,因为实验所用的塑料干涉分光膜是国外公司非定制产品,国内还没有供应商。下一步,希望建立一个立足国内的塑料多层膜中试车间,加快这种分光膜研发,一旦膜的问题解决了,我相信两年内就可以实现大规模推广。

但在此之前,我们也有一个渐进式方案,就是一种保证农作物有足够光照且保证光伏发电需求的技术。渐进式方案虽然没有精准按照光谱来分光,但仍能够减少光伏对农作物的影响。这项技术我们也已经申请了专利,正在参与安徽阜阳的一个光伏扶贫项目,建立示范工程。

中国能源报:请问您对光伏农业的未来有怎样的期许?

刘文:我一直很赞同恩格斯的一句话,“社会一旦有技术上的需要,则这种需要就会比十所大学更能把科学推向前进。”现在光伏农业科研正是由需求推动。作为科研工作者,从科学原理出发,充分利用信息产业等其他领域的最新科技成果,光伏农业一定会重新发扬光大,并成为实现“金山银山”与“绿水青山”两不误的一个重要支撑技术,可为党和国家高度重视的农村扶贫工作、农业现代化、能源结构调整以及“一带一路”倡议都做出重要贡献。

原标题:光谱分离技术助推光伏农业创新——专访中国科学技术大学教授刘文

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