LED-es növénynevelő lámpa üzemeltetése napelemről

A korszerű LED-es növénynevelő lámpák jellemzően a vörös és kék (esetenként UV) tartományokban világítanak, mellőzve a köztes hullámhosszakat, ennek köszönhetően a korábbi megoldásokkal szemben új előnyökkel rendelkeznek. A fény intenzitásának és spektrális összetételének a növények növekedésére és metabolikus folyamataira gyakorolt hatása ugyanis alapvető fontosságú. A LED-ek kvázi monokromatikus természete lehetőséget biztosít a növények számára optimális megvilágítás biztosítására, ezzel elősegítve az adott növényfajta növekedését és/vagy termőképességét.

A LED-es technológia nyújtotta új lehetőségek tekintetében felmerül a kérdés, hogy vajon megtérülő folyamat lehetne-e a megújuló energiaforrások segítségével megtermelt villamosenergiát olyan növények termesztésére fordítani, amelyek nagy hatásfokkal alakítják át a szén-dioxidot oxigénné?

Az alapkoncepció kihasználhatóságának szükséges feltétele, hogy a LED-es világítással történő növénytermesztés mérlege a széndioxid felhasználás és oxigéntermelés tekintetében pozitív legyen, beleértve a fényforrások és a megújuló energiaforrásokat átalakító eszközök (pl. napelemek) gyártási és későbbi ártalmatlanítási ökológiai lábnyomait is. A témában elsődlegesen megválaszolandó legfontosabb kérdések, többek között, az egységnyi villamosenergia megújuló energiaforrásokkal történő előállításának széndioxid-kibocsátásban mért költsége, illetve az egységnyi villamosenergia árán, fotoszintézis során oxigénné alakított széndioxid mennyiségének mértéke.

 

A megvalósítandó feladat:

- Végezzen irodalomkutatást a LED-es növénynevelő lámpákban tipikusan alkalmazott LED-ek csúcs-hullámhosszáról, a lámpák teljes sugárzott optikai teljesítményéről és a javasolt megvilágítási szintről.

- Keressen minél jobb hatásfokkal üzemelő LED-eket, amelyek alkalmasak lehetnek növénynevelő lámpák készítéséhez. Adjon javaslatot egy optimálisnak tekintett munkapontra, amely a LED-ek darabszáma és nyitóárama tekintetében a várható élettartam alatt a lehető „leg-környezetbarátabb” kialakítást biztosítja. Az ajánlás elkészítéséhez felhasználhatja a LED-ek gyártói adatlapját, vagy készíthet saját méréseket is a tanszéki LED mérő állomás segítségével.

- Vizsgálja meg a jelenleg kereskedelmi forgalomban kapható napelemeket a bekerülési költség és a hatásfok tekintetében. Végezzen becsléseket, hogy egységnyi napelemfelület felhasználásával mekkora zöldterület termeszthető. A becslések során vegye figyelembe a különböző légköri viszonyokat (pl. derült vagy borús égbolt).

- Javasoljon olyan összeállítást, amely segítségével a lehető legkisebb környezeti terhelés mellett üzemeltethető egy LED-es növénynevelő egység. Ennek során becsülje meg a javasolt LED-ek és napelemek gyártási és későbbi ártalmatlanítási ökológiai lábnyomait is.

 

A téma szakdolgozattá, diplomamunkává fejleszthető.

Megfelelő számú jelentkező esetén a témában hallgatói kutatócsoport alakítható.

 

Konzulens: Hegedüs János