Η χρήση φωτοβολταϊκών (Φ/Β) για την κάλυψη των ενεργειακών αναγκών ενός θερμοκηπίου απαιτεί κατάληψη πιθανόν παραγωγικής γεωργικής γης για την εγκατάστασή τους. Μια λύση σε αυτό το πρόβλημα θα μπορούσε να είναι η τοποθέτηση των ΦΒ πάνω στο κάλυμμα των θερμοκηπίων. Ωστόσο αυτό θα μπορούσε να οδηγήσει σε μείωση της διαθέσιμης φωτοσυνθετικά ενεργούς ακτινοβολίας (photosyntheticallyactiveradiation - PAR) στο επίπεδο των φυτών, εμποδίζοντας την ανάπτυξη των φυτών και τροποποιώντας και άλλες παραμέτρους του μικροκλίματος μέσα στο θερμοκήπιο οι οποίες επηρεάζονται από την περατότητα του καλύμματος.
Το ζήτημα της ενσωμάτωσης ΦΒ στο κάλυμμα θερμοκηπίων έχει απασχολήσει ευρέως τηνεπιστημονική κοινότητα τα τελευταία χρόνια με έρευνες σχετικά με τα: (α) σε ποιο βαθμό είναι σε θέσηνα καλύψουν τις ενεργειακές ανάγκες του θερμοκηπίου και β) σε ποιο βαθμό επηρεάζουν την ανάπτυξητων φυτών.
Ένα σχετικό ζήτημα που έχει διερευνηθεί είναι πως η γεωμετρία του καλύμματος του θερμοκηπίου επηρεάζει την απόδοση των ΦΒ. Ένα άλλο ζήτημα που έχει διερευνηθεί είναι η επίδραση των ΦΒ στο εσωτερικό μικρόκλιμα ενός θερμοκηπίου.
Ο υπολογισμός της διαθέσιμης PAR μέσα σε ένα θερμοκήπιο κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής μέρας απαιτεί εκτεταμένους και δύσκολους υπολογισμούς οι οποίοι γίνονται ακόμα πιο απαιτητικοί στην περίπτωση μιας τοξωτής οροφής. Για το λόγο αυτό η πλειονότητα των σχετικών ερευνητικών εργασιών αφορά είτε την απόδοση των ΦΒ είτε το εσωτερικό μικροκλίμα σε θερμοκήπια με δίρριχτη οροφή.
Όταν ασχολούνται με θερμοκήπια με τοξωτή οροφή, συνήθως υιοθετούν απλοποιημένες παραδοχές σεότι αφορά τη γεωμετρία της οροφής [10]. Αυτοί οι υπολογισμοί όμως μπορούν να γίνουν με αριθμητικές μεθόδους όπως είναι η υπολογιστική ρευστομηχανική (computationalfluiddynamics – CFD) [11], ηοποία επιτρέπει λεπτομερή προσομοίωση ακόμα και τοξωτής οροφής.
Η παρούσα εργασία εξετάζει την επίδραση της χρήσης ημιδιάφανων ΦΒ ενσωματωμένων στο κάλυμμα ενός θερμοκηπίου στο εσωτερικό μικροκλίμα και στις παραμέτρους που επηρεάζουν την ανάπτυξη των φυτών με αριθμητική προσομοίωση του μικροκλίματος.
Συγκεκριμένα, εξετάζονται 3 επίπεδα πυκνότητας ΦΒ για τα οποία υπολογίζονται η διαθέσιμη PAR στο επίπεδο των φυτών καθώς και ο αντίστοιχος ρυθμός φωτοσύνθεσης. Για λόγους σύγκρισης γίνονται υπολογισμοί και για ‘γυμνό’ κάλυμμα δηλ. οροφή με μηδενική κάλυψη ΦΒ. Στόχος της εργασίας είναι να προσδιοριστεί το επίπεδο κάλυψης οροφής από ΦΒ, και συνεπώς και η εγκατεστημένη ισχύς, ανά μονάδα επιφάνειας οροφής, η οποία επιτρέπει φυσιολογική ανάπτυξη των φυτών. Για το λόγο αυτό αναπτύσσεται ένα CFD μοντέλο που μελετά το εσωτερικό μικροκλίμα και την κατανομή της ακτινοβολίας σε μια 2Δ γεωμετρία ενός θερμοκηπίου με τοξωτή οροφή κατά τη διάρκεια 8 τυπικών ηλιακών ημερών του έτους. Τέλος, υπολογίζεται η παραγωγή ενέργειας από τα ΦΒ που είναι ενσωματωμένα στην οροφή.
Για να διαβάσετε ολόκληρο το περιοδικό γίνετε συνδρομητές.
