Солнцезащитные плёнки для теплиц: новая разработка отражает тепло, но пропускает свет для роста растений

Схематическое изображение и применение спектрально-селективного многослойного покрытия. Автор: Advanced Energy and Sustainability Research (2025). DOI: 10.1002/aesr.202500217

Многослойная плёнка, которая отражает тепло, но пропускает свет, необходимый для фотосинтеза, может сделать тепличное сельское хозяйство более энерго- и водосберегающим. Такую плёнку разработали инженеры Калифорнийского университета в Дэвисе, и она описана в статье в журнале Advanced Energy & Sustainability Research.

Теплицы позволяют получать более высокие урожаи фруктов и овощей, экономя землю, воду и удобрения. Но в тёплом климате, таком как Центральная долина Калифорнии, Средиземноморье или Ближний Восток, они могут сильно перегреваться, что вредит культурам. Охлаждение теплиц обычно связано с механической вентиляцией (вентиляторами) или испарительным охлаждением, что может потреблять большое количество энергии и воды.

Часто применяется затенение, но оно также блокирует важную фотосинтетически активную радиацию (ФАР), критически важную для роста растений. Поэтому большой интерес представляют экраны или покрытия, которые могут уменьшить инфракрасное излучение, вызывающее нагрев, при этом пропуская оптимальную ФАР для получения высококачественной продукции.

Постдокторант Амрит Кумар Тхакур в сотрудничестве с Т. М. Абир Ахсан, профессором М. Сайфом Исламом (факультет электротехники и вычислительной техники) и доцентом Мд Шамимом Ахамедом (факультет биологической и сельскохозяйственной инженерии) разработали плёнку (Cool-Cover) для этой цели и смоделировали её свойства.

Плёнка состоит из слоёв различных материалов, включая оксид цинка, фторид кальция и серебро.

Команда использовала программное обеспечение для моделирования, чтобы спроектировать многослойную плёнку для оптимальной производительности. Результаты предсказывают, что стекло, покрытое такой плёнкой, уменьшит прохождение ближнего инфракрасного света почти на 90%, при этом пропуская около 51% ФАР, оптимальной для фотосинтеза.

Исследователи также использовали установленную модель стандартной теплицы, чтобы предсказать, как плёнка будет работать в разных условиях — с жарким, сухим летом и более мягкой зимой. Модели показывают, что покрытие может значительно сократить потребление воды и энергии в теплицах при лишь небольшом снижении урожайности.

Компромисс между экономией воды и энергии и урожайностью крайне важен, особенно в регионах с высокой солнечной радиацией и нехваткой воды, таких как Фресно.

Исследователи в настоящее время сотрудничают с Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли для производства версии многослойного покрытия. Подана предварительная заявка на патент.

Больше информации: Amrit Kumar Thakur et al, Spectrally Engineered Greenhouse Cool Cover for Energy and Water Efficiency in Diverse Climates, Advanced Energy and Sustainability Research (2025). DOI: 10.1002/aesr.202500217

Источник: UC Davis