植物仅使用来自光谱的一部分的光波进行光合作用——其余的可以回收并用于产生太阳能。这就是 EPFL 初创公司 Voltiris 开发的太阳能模块的起因。在取得令人鼓舞的初步结果之后，最近在格劳宾登州建设了一个新的试点项目。
温室可以通过 Voltiris 的太阳能模块依靠自己的能源运行。图片来源：沃尔蒂里斯
在瑞士，种植西红柿、黄瓜、辣椒和其他光热密集型蔬菜需要建造温室——但运营温室会消耗大量电力。农民必须仔细衡量作物产量和经济与环境问题。Voltiris 的首席执行官 Nicolas Weber 说：“为 5 公顷的温室供暖每年的成本超过 150 万瑞士法郎。这样规模的温室每年排放的二氧化碳量与 2,000 人呼吸大致相同。 ”
瑞士果蔬种植者联合会在全国种植了数千公顷土地，其目标是到 2040 年在其农业过程中消除所有基于化石燃料的能源。Voltiris 开发的系统可以在很大程度上实现那个目标。它的技术基于这样一个事实，即植物不会利用阳光中包含的所有光波。其余的可以集中到光伏 (PV) 电池上将太阳能转化为电能。 Voltiris 的系统重量轻，可以跟踪太阳在空中的运动，并拥有与传统太阳能电池板相当的日产量。Voltiris 系统下种植的第一批蔬菜于今年夏天已经收获，这些产量是来自于瓦莱州和格劳宾登州的两个温室试点项目。
阳光对于种植作物至关重要，因为植物不仅需要它进行光合作用，而且还需要向光性（导致植物在光的方向上生长的原因）和光周期（生物体如何对一天中的季节性变化作出反应）。但是植物对它们使用光谱的哪些部分是有选择性的，依赖于红光和蓝光。因此，Voltiris 的滤光片让这些波长通过，同时将其他波长（绿色和近红外）引导至光伏电池，在那里它们被转化为太阳能。更重要的是，该系统在不降低作物产量的情况下产生这种可再生能源，因为植物仍能获得所需的所有阳光。
图片来源：沃尔蒂里斯
该系统由分色镜组成，根据观察条件显示不同的颜色。玻璃上的颜色——让人想起眼镜上使用的防眩光涂层——给镜子一种几乎是装饰性的感觉，因为它们会根据穿过它们的光线改变颜色。两项专利发明使 Voltiris 的系统独一无二并能够表现出色。第一个是优化的光学系统，可有效集中太阳光，第二个是专为屋顶下使用而设计的太阳能跟踪装置，可将系统产生太阳能的时间延长 40%。
由于这些突破，该系统可以实现与传统太阳能电池板相似的产量，但只有一半的光波——即绿光和近红外光。“我们计划根据特定作物的需要对反光玻璃进行不同的处理，以进一步提高我们的产量，”韦伯说。轻巧的装置适合温室屋顶和植物顶部之间的空白空间。
新系统的试点测试表明，他们应该能够将温室的 CO 2排放量减少一半，同时根据现有的供暖系统提供 60% 到 100% 的能源需求。
“排放量不会减少到零因为我们的系统将开始取代电力，这通常比天然气更“清洁”。一旦系统成本收回，这将转化为环境效益，同时也带来财务效益，这需要四到七年， ”韦伯说。
Voltiris 的创新恰逢其时，因为瑞士联邦政府在过去几年推出了激励措施，以鼓励温室经营者减少对化石燃料取暖的依赖。这些激励措施包括对清洁能源系统的补贴。但现有的替代品，如木材、生物燃料和地热能，可能还不够。因此，Voltiris 开发的技术有望成为一个有吸引力的解决方案。该公司现在计划在 2023 年下半年将其产品推向市场之前，在荷兰和日内瓦进行更多的试点测试。
