Стимулятор роста растений на солнечных элементах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Альтернативные источники энергии

 Комментарии к статье

Солнечные элементы действительно поражают воображение, как только вспоминаешь о необыкновенном множестве их применения. Известны миниатюрные солнечные элементы, питающие часы, так и сравнительно мощная солнечная батарея для системы электроснабжения высокоинтенсивных ламп накаливания. Действительно, область применения солнечных элементов достаточно широка.

Ниже описывается применение солнечных элементов, в которое трудно будет поверить. Речь идет о фотоэлектропреобразователях, стимулирующих рост растений. Звучит неправдоподобно?

Рост растения

Для начала лучше всего познакомиться с основами жизни растений Большинству читателей хорошо известно явление фотосинтеза, который является основной движущей силой в жизни растений. По существу фотосинтез представляет собой процесс, благодаря которому солнечный свет позволяет осуществить питание растений.

Хотя процесс фотосинтеза значительно сложнее объяснения, которое возможно и уместно в данной книге, этот процесс заключается в следующем Лист каждого зеленого растения состоит из тысяч отдельных клеток. Они содержат вещество, называемое хлорофиллом, которое между прочим и придает зеленую окраску листьям. Каждая такая клеточка является химическим заводом в миниатюре. Когда частица света, называемая фотоном, попадает в клетку, она поглощается хлорофиллом. Высвобождаемая при этом энергия фотона активизирует хлорофилл и дает начало ряду превращений, приводящих в конечном итоге к образованию сахара и крахмала, которые усваиваются растениями и стимулируют рост.

Эти вещества хранятся в клетке, пока не понадобятся растению. С уверенностью можно предположить, что количество питательных веществ, которыми лист может обеспечить растение, прямо пропорционально количеству солнечного света, падающего на его поверхность. Это явление похоже на преобразование энергии солнечным элементом.

Несколько слов о корнях

Однако растению одного солнечного света недостаточно. Чтобы вырабатывать питательные вещества, лист должен иметь исходное сырье. Поставщиком таких веществ является развитая корневая система, через которую они всасываются из почвы. Вернее, не только из почвы, но и из воздуха. К счастью для человека и животных, растения дышат днем углекислым газом, которым мы постоянно обогащаем атмосферу, выдыхая воздух, в составе которого отношение углекислого газа к кислороду значительно увеличено по сравнению с воздухом, вдыхаемым нами.

Корни, представляющие собой сложную структуру, так же важны для развития растения, как и солнечный свет. Обычно корневая система столь же обширна и разветвлена, как и растение, которое она питает. Например, может оказаться, что здоровое растение высотой 10 см имеет корневую систему, уходящую в землю на глубину 10 см. Конечно, так бывает не всегда и не у всех растений, но, как правило, это так.

Следовательно, было бы логично ожидать, что если бы удалось каким-либо образом усилить рост корневой системы, то верхняя часть растения последовала бы ее примеру и на столько же выросла бы. В действительности так оно и происходит. Было обнаружено, что благодаря непонятному еще до конца действию слабый электрический ток действительно способствует развитию корневой системы, а следовательно, и росту растения. Предполагается, что подобная стимуляция электрическим током в самом деле дополняет энергию, получаемую обычным путем при фотосинтезе.

Фотоэлектричество и фотосинтез

Солнечный элемент, как и клетки листа при фотосинтезе, поглощает фотон света и преобразует его энергию в электрическую. Однако солнечный элемент в отличие от листа растения выполняет функцию преобразования намного лучше. Так, обычный солнечный элемент преобразует в электрическую энергию по крайней мере 10% падающего на него света. С другой стороны, при фотосинтезе в энергию преобразуется едва ли не 0,1% падающего света.

При подключении одного солнечного элемента к корневой системе растения имеет место стимуляция ее роста. Но здесь есть одна хитрость. Она заключается в том, что стимуляция роста корней дает лучшие результаты у затененных растений.

Есть какая-либо польза от стимулятора корневой системы? Это можно решить, взглянув на фотографию двух растений Оба они одного типа и возраста, росли в идентичных условиях. У растения слева располагался стимулятор корневой системы.

Для эксперимента были выбраны саженцы длиной 10 см. Они росли в помещении при слабом солнечном освещении, проникающем через окно, расположенное на значительном расстоянии. Никаких попыток отдать предпочтение какому-либо растению ие делалось, кроме того, что лицевая панель фотоэлектрического элемента была ориентирована в направлении солнечного света.

Эксперимент продолжался около 1 мес. Эта фотография сделана на 35-й день. Обращает внимание тот факт, что растение со стимулятором корневой системы более, чем в 2 раза крупнее контрольного растения.

Рис.1

Исследования показали, что для растений, освещаемых ярким солнечным светом, пользы от стимуляции корневой системы мало или нет совсем. Вероятно, это потому, что таким растениям вполне достаточно энергии, получаемой при фотосинтезе. По-видимому, эффект стимуляции проявляется лишь тогда, когда единственным источником энергии для растения является фотоэлектрический преобразователь (солнечный элемент).

Однако следует помнить, что солнечный элемент преобразует свет в энергию значительно эффективнее, чем лист при фотосинтезе. В частности, он может преобразовать в полезное количество электроэнергии свет, который для растения был бы просто бесполезен, например свет от люминесцентных ламп и ламп накаливания, ежедневно используемых для освещения помещений. Опыты также показывают, что у семян, подвергшихся воздействию слабого электрического тока, ускоряется прорастание и увеличивается число побегов и в конечном счете - урожайность.

Конструкция стимулятора роста

Все, что необходимо для проверки теории,- это один-единственный солнечный элемент. Однако еще потребуется пара электродов, которые можно было бы легко воткнуть в землю вблизи корней (рис. 2).

Рис.2

Можно быстро и просто испытать стимулятор корневой системы, воткнув в землю вблизи растения пару длинных гвоздей и соединив нх проводами с каким либо солнечным элементом.

Размер солнечного элемента в принципе не имеет значения, поскольку сила тока, требуемая для стимуляции корневой системы, ничтожно мала. Однако для достижения наилучших результатов поверхность солнечного элемента должна быть достаточно большой, чтобы улавливать больше света. С учетом этих условий для стимулятора корневой системы был выбран элемент диаметром 6 см.

К диску элемента были подсоединены два стержня из нержавеющей стали. Один из них был припаян к тыльному контакту элемента, другой - к верхней токосъемной сетке (рис. 3). Однако использовать элемент в качестве крепления для стержней не рекомендуется, так как он слишком хрупок и тонок.

Рис.3

Лучше всего солнечный элемент закрепить на металлической пластине (преимущественно из алюминия или нержавеющей стали) несколько больших размеров. Убедившись в надежности электрического контакта пластинки с тыльной стороны элемента, можно подсоединить один стержень к пластине, другой - к токосъемной решетке.

Можно собрать конструкцию и по-другому: поместить элемент, стержни и все остальное в пластмассовый защитный футляр. Для этой цели вполне подойдут коробочки из тонкой прозрачной пластмассы (используемые, например, для упаковки юбилейных монет), которые можно найти в галантерейном, хозяйственном магазине или магазине канцелярских товаров. Необходимо лишь так укрепить металлические стержни, чтобы они не прокручивались и не гнулись. Можно даже залить все изделие жидким отверждающимся полимерным составом.

Однако следует иметь в виду, что при отверждении жидких полимеров происходит усадка. Если элемент и присоединенные стержни надежно закреплены, то никаких осложнений не возникнет. Плохо закрепленный стержень при усадке полимерного компаунда может разрушить элемент и вывести его из строя.

Элемент также нуждается в защите от воздействия внешней среды. Кремниевые солнечные элементы слегка гигроскопичны, способны впитывать небольшое количество воды. Конечно, со временем вода немного проникает внутрь кристалла и разрушает наиболее подверженные воздействию атомные связи. В результате ухудшаются электрические характеристики элемента, и в конце концов он полностью выходит из строя.

Механизм деградации параметров солнечных элементов под воздействием влаги иной: прежде всего происходит коррозия металлических контактов и отслоение просветляющих покрытий, появление на торцах солнечных элементов проводящих перемычек, шунтирующих p-n-переход.

Если элемент залит подходящим полимерным составом, можно считать проблему решенной. Другие способы крепления элемента потребуют и других решений.

Список деталей

Солнечный элемент диаметром 6 см; 2 стержня из нержавеющей стали длиной около 20 см; Подходящая коробка из пластмассы (см. текст).

Эксперимент со стимулятором роста

Теперь, когда стимулятор готов, необходимо воткнуть два металлических стержня в землю вблизи корней. Все остальное сделает солнечный элемент.

Можно поставить такой простой эксперимент. Взять два одинаковых растения, желательно выращенных в аналогичных условиях. Рассадить их в отдельные горшки. В один из горшков воткнуть электроды стимулятора корневой системы, а второе растение оставить для контроля. Теперь необходимо одинаково ухаживать за обоими растениями, одновременно поливая их и уделяя им равное внимание.

Примерно через 30 дней можно заметить поразительное различие между двумя растениями. Растение со стимулятором корневой системы будет явно выше контрольного растения и на нем будет больше листьев. Этот эксперимент лучше всего проводить в помещении, используя лишь искусственное освещение.

Стимулятор можно использовать для комнатных растений, поддерживая их в здоровом состоянии. Садовод или человек, занимающийся разведением цветов, может использовать его для ускоренного прорастания семян или улучшения корневой системы растений. Независимо от вида использования данного стимулятора можно хорошо поэкспериментировать в этой области.

Автор: Байерс Т.

Смотрите другие статьи раздела Альтернативные источники энергии.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива Солнечный тандем 18.02.2016 Двухслойный солнечный элемент сможет превратить в электричество до 30% энергии солнечного света. Гибким солнечным элементам не нужны дорогие подложки из кремниевых кристаллов - их печатают на пластиковой пленке или металлической фольге. Цена оказывается ниже, а область применения - из-за гибкости - больше. Однако эффективность таких батарей едва достигает 10% - маловато по сравнению с 25%, которые надежно выдают серийно изготавливаемые кремниевые элементы. Исследователи из международного центра EMPA со штаб-квартирой в Швейцарии попробовали поднять эффективность за счет применения двухслойного покрытия для поглощения света. Возможности полупроводника преобразовывать свет в электричество ограничиваются шириной его запрещенной зоны. Если энергия кванта света меньше, тока не будет. Если больше - лишняя энергия уйдет в тепло. Поймав более энергичные фиолетово-желтые кванты одним слоем, а менее энергичные красные и инфракрасные - другим, как раз и удастся более полно утилизировать свет солнца. Инженеры EMPA для ловли фиолетово-желтых квантов синтезировали тонкий слой метиламмония иодида свинца в виде мелких кристаллов с решеткой перовскита. Перовскиты давно привлекают внимание солнечных энергетиков, однако из-за того, что их кристаллы растут плохо, добиться результата, который позволил бы задуматься о внедрении в производство, никак не удавалось. Теперь же помог промежуточный органический слой, построенный на основе фуллеренов С61. Слой перовскита на нем получился не только прочным и гибким, но и прозрачным, пропускающим красную часть спектра. Ее утилизирует второй слой полупроводника - медь-индий-галлиевый диселенид; лучший образец показал эффективность 20,5%. Теперь авторы работы во главе с Аедхьей Тиари предполагают усовершенствовать технологию и добиться тех 30% эффективности, которые следуют из расчета для таких солнечных элементов. Главная изюминка технологии - слой перовскита наносят при температуре всего 50°С, что и позволяет использовать органический промежуточный слой.

Другие интересные новости:

▪ Генетическая причина раннего облысения

▪ Найдены гены седины, бороды и бровей

▪ Черви, поедающие пластик

▪ Электроны туннелируют сквозь барьер мгновенно

▪ Память в 1000 раз быстрее и долговечнее флэш

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Телефония. Подборка статей

▪ статья Характеристика обычных средств поражения и способы защиты от них. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Как можно определить группу крови? Подробный ответ

▪ статья Обязанности и ответственность персонала в области пожарной безопасности

▪ статья Шумовой мост, для настройки антенн. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Самоочищающийся банан. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026