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ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK Pflanzenwachstumsstimulator auf Solarzellen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik
Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen Solarzellen beflügeln die Fantasie, sobald man über ihre außerordentlich vielfältigen Einsatzmöglichkeiten nachdenkt. Bekannt sind Miniatursolarzellen, die die Uhr antreiben, sowie eine relativ leistungsstarke Solarbatterie für die Stromversorgung von Hochleistungsglühlampen. Tatsächlich ist der Anwendungsbereich von Solarzellen recht groß. Nachfolgend finden Sie eine kaum zu glaubende Anwendung von Solarzellen. Die Rede ist von photoelektrischen Wandlern, die das Pflanzenwachstum anregen. Klingt unglaublich? Pflanzenwachstum Der beste Ausgangspunkt ist, sich mit den Grundlagen des Pflanzenlebens vertraut zu machen. Die meisten Leser sind sich des Phänomens der Photosynthese, der Hauptantriebskraft des Pflanzenlebens, durchaus bewusst. Im Wesentlichen ist Photosynthese der Prozess, durch den Sonnenlicht die Ernährung von Pflanzen ermöglicht. Obwohl der Prozess der Photosynthese viel komplizierter ist als die Erklärung, die in diesem Buch möglich und angemessen ist, ist der Prozess wie folgt: Das Blatt jeder grünen Pflanze besteht aus Tausenden einzelner Zellen. Sie enthalten einen Stoff namens Chlorophyll, der den Blättern übrigens ihre grüne Farbe verleiht. Jede dieser Zellen ist eine Miniatur-Chemiefabrik. Wenn ein Lichtteilchen, ein sogenanntes Photon, in eine Zelle eindringt, wird es vom Chlorophyll absorbiert. Die dabei freigesetzte Photonenenergie aktiviert Chlorophyll und leitet eine Reihe von Umwandlungen ein, die schließlich zur Bildung von Zucker und Stärke führen, die von Pflanzen aufgenommen werden und das Wachstum anregen.
Diese Stoffe werden in der Zelle gespeichert, bis sie von der Pflanze benötigt werden. Man kann davon ausgehen, dass die Menge an Nährstoffen, die ein Blatt einer Pflanze liefern kann, direkt proportional zur Menge an Sonnenlicht ist, die auf seine Oberfläche fällt. Dieses Phänomen ähnelt der Energieumwandlung durch eine Solarzelle. Ein paar Worte zu den Wurzeln Allerdings reicht Sonnenlicht allein für eine Pflanze nicht aus. Um Nährstoffe zu produzieren, muss das Blatt über einen Rohstoff verfügen. Der Lieferant solcher Stoffe ist ein entwickeltes Wurzelsystem, über das sie aus dem Boden aufgenommen werden. Vielmehr nicht nur aus dem Boden, sondern auch aus der Luft. Zum Glück für Mensch und Tier atmen Pflanzen tagsüber Kohlendioxid ein, mit dem wir durch die Ausatemluft ständig die Atmosphäre anreichern, wobei das Verhältnis von Kohlendioxid zu Sauerstoff im Vergleich zur Atemluft deutlich erhöht ist. Wurzeln sind komplexe Strukturen und für die Pflanzenentwicklung ebenso wichtig wie Sonnenlicht. Normalerweise ist das Wurzelsystem so umfangreich und verzweigt wie die Pflanze, die es ernährt. Beispielsweise kann sich herausstellen, dass eine gesunde Pflanze mit einer Höhe von 10 cm ein Wurzelsystem hat, das bis zu einer Tiefe von 10 cm in den Boden reicht. Dies ist natürlich nicht immer und nicht bei allen Pflanzen der Fall, aber in der Regel , das ist der Fall. Daher wäre es logisch zu erwarten, dass, wenn es auf irgendeine Weise möglich wäre, das Wachstum des Wurzelsystems zu steigern, der obere Teil der Pflanze diesem Beispiel folgen und um den gleichen Betrag wachsen würde. Tatsächlich passiert es so. Es wurde festgestellt, dass ein schwacher elektrischer Strom dank einer noch nicht vollständig verstandenen Wirkung die Entwicklung des Wurzelsystems und damit das Wachstum der Pflanze tatsächlich fördert. Es wird davon ausgegangen, dass eine solche Stimulation mit elektrischem Strom tatsächlich die Energie ergänzt, die auf übliche Weise bei der Photosynthese gewonnen wird. Photoelektrizität und Photosynthese Eine Solarzelle absorbiert, wie Blattzellen bei der Photosynthese, ein Lichtphoton und wandelt seine Energie in elektrische Energie um. Allerdings übernimmt die Solarzelle im Gegensatz zum Blatt einer Pflanze die Umwandlungsfunktion viel besser. Eine herkömmliche Solarzelle wandelt also mindestens 10 % des auf sie einfallenden Lichts in elektrische Energie um. Bei der Photosynthese hingegen werden knapp 0,1 % des einfallenden Lichts in Energie umgewandelt. Wenn eine Solarzelle an das Wurzelsystem einer Pflanze angeschlossen wird, wird deren Wachstum angeregt. Aber hier gibt es einen Trick. Der Grund dafür ist, dass die Stimulierung des Wurzelwachstums bei schattigen Pflanzen zu besseren Ergebnissen führt. Hat ein Wurzelsystem-Stimulans irgendeinen Nutzen? Dies lässt sich anhand eines Fotos zweier Pflanzen feststellen: Sie sind beide vom gleichen Typ und Alter und wachsen unter identischen Bedingungen. Die Pflanze links hatte einen Wurzelsystem-Stimulator. Für das Experiment wurden 10 cm lange Sämlinge ausgewählt, die in Innenräumen mit schwachem Sonnenlicht wuchsen, das durch ein weit entferntes Fenster eindrang. Es wurde kein Versuch unternommen, eine bestimmte Pflanze zu bevorzugen, außer dass die Frontplatte der Photovoltaikzelle in Richtung des Sonnenlichts ausgerichtet war. Das Experiment dauerte etwa 1 Monat. Dieses Foto wurde am 35. Tag aufgenommen. Bemerkenswert ist, dass die Pflanze mit dem Wurzelsystem-Stimulator mehr als doppelt so groß ist wie die Kontrollpflanze.
Studien haben gezeigt, dass die Wurzelstimulation bei Pflanzen, die hellem Sonnenlicht ausgesetzt sind, kaum oder gar keinen Nutzen bringt. Dies liegt wahrscheinlich daran, dass solche Pflanzen über genügend Energie aus der Photosynthese verfügen. Anscheinend tritt die Stimulationswirkung nur dann auf, wenn die einzige Energiequelle für die Pflanze ein fotoelektrischer Wandler (Solarzelle) ist. Allerdings sollte man bedenken, dass eine Solarzelle Licht viel effizienter in Energie umwandelt als ein Blatt bei der Photosynthese. Insbesondere kann es Licht in eine nützliche Menge Strom umwandeln, das für eine Pflanze einfach nutzlos wäre, wie zum Beispiel das Licht von Leuchtstofflampen und Glühlampen, die täglich zur Beleuchtung von Räumen verwendet werden. Experimente zeigen auch, dass bei Samen, die einem schwachen elektrischen Strom ausgesetzt werden, die Keimung beschleunigt wird und die Anzahl der Triebe und letztendlich der Ertrag steigt. Das Design des Wachstumsstimulators Um die Theorie zu testen, bedarf es lediglich einer einzigen Solarzelle. Allerdings benötigen Sie noch ein Paar Elektroden, die sich leicht in der Nähe der Wurzeln in den Boden stecken lassen (Abb. 2).
Sie können den Wurzelsystem-Stimulator schnell und einfach testen, indem Sie ein paar lange Nägel in der Nähe der Pflanze in den Boden stecken und diese mit Drähten an eine Art Solarzelle anschließen. Die Größe der Solarzelle spielt grundsätzlich keine Rolle, da der zur Anregung des Wurzelsystems erforderliche Strom vernachlässigbar ist. Für optimale Ergebnisse muss die Oberfläche der Solarzelle jedoch groß genug sein, um mehr Licht einzufangen. Unter Berücksichtigung dieser Bedingungen wurde für den Wurzelsystem-Stimulator ein Element mit einem Durchmesser von 6 cm gewählt. Mit der Elementscheibe wurden zwei Edelstahlstäbe verbunden. Einer davon wurde an den hinteren Kontakt des Elements gelötet, der andere an das obere Stromsammelgitter (Abb. 3). Es wird jedoch nicht empfohlen, das Element als Befestigungselement für Stangen zu verwenden, da es zu zerbrechlich und dünn ist.
Am besten befestigen Sie die Solarzelle auf einer etwas größeren Metallplatte (hauptsächlich Aluminium oder Edelstahl). Nachdem Sie sichergestellt haben, dass der elektrische Kontakt der Platte auf der Rückseite des Elements zuverlässig ist, können Sie einen Stab mit der Platte und den anderen mit dem Stromkollektorgitter verbinden. Sie können die Struktur auch auf andere Weise zusammenbauen: Legen Sie das Element, die Stangen und alles andere in eine Schutzhülle aus Kunststoff. Hierfür eignen sich durchaus Schachteln aus dünnem transparentem Kunststoff (z. B. zum Verpacken von Gedenkmünzen), die man in Kurzwaren, Baumärkten oder Bürobedarfsgeschäften findet. Es ist lediglich erforderlich, die Metallstangen zu verstärken, damit sie sich nicht verbiegen oder verbiegen. Sie können sogar das gesamte Produkt mit einer flüssigen, aushärtenden Polymerzusammensetzung füllen. Es ist jedoch zu berücksichtigen, dass es bei der Aushärtung flüssiger Polymere zu Schrumpfungen kommt. Wenn das Element und die daran befestigten Stäbe sicher befestigt sind, treten keine Komplikationen auf. Ein schlecht fixierter Stab beim Schrumpfen der Polymerverbindung kann das Element zerstören und außer Betrieb setzen. Das Element muss auch vor der äußeren Umgebung geschützt werden. Silizium-Solarzellen sind leicht hygroskopisch und können geringe Mengen Wasser aufnehmen. Natürlich dringt Wasser mit der Zeit ein wenig in das Innere des Kristalls ein und zerstört die am stärksten betroffenen Atombindungen. Infolgedessen verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften des Elements und es kommt schließlich zu einem vollständigen Ausfall. Der Mechanismus der Verschlechterung der Parameter von Solarzellen unter dem Einfluss von Feuchtigkeit ist unterschiedlich: Erstens korrodieren Metallkontakte und Antireflexbeschichtungen lösen sich ab, an den Enden von Solarzellen erscheinen leitfähige Brücken, die den pn-Übergang überbrücken. Ist das Element mit einer geeigneten Polymerzusammensetzung gefüllt, kann das Problem als gelöst betrachtet werden. Andere Befestigungsmethoden des Elements erfordern andere Lösungen. Liste der Einzelteile Solarzelle mit einem Durchmesser von 6 cm; 2 Edelstahlstäbe, ca. 20 cm lang; Passende Kunststoffbox (siehe Text). Wachstumsstimulans-Experiment Da der Stimulator nun fertig ist, müssen Sie zwei Metallstäbe in der Nähe der Wurzeln in den Boden stecken. Den Rest erledigt die Solarzelle. Sie können ein so einfaches Experiment durchführen. Nehmen Sie zwei identische Pflanzen, die vorzugsweise unter ähnlichen Bedingungen wachsen. Pflanzen Sie sie in separate Töpfe. Stecken Sie die Elektroden des Wurzelsystem-Stimulators in einen der Töpfe und lassen Sie die zweite Pflanze zur Kontrolle stehen. Jetzt ist es notwendig, beide Pflanzen gleichermaßen zu pflegen, sie gleichzeitig zu gießen und ihnen die gleiche Aufmerksamkeit zu schenken. Nach etwa 30 Tagen ist ein auffälliger Unterschied zwischen den beiden Pflanzen erkennbar. Die Wurzelverstärkerpflanze wird deutlich höher sein als die Kontrollpflanze und mehr Blätter haben. Dieses Experiment lässt sich am besten drinnen mit ausschließlich künstlicher Beleuchtung durchführen. Der Stimulator kann bei Zimmerpflanzen eingesetzt werden, um diese gesund zu halten. Ein Gärtner oder Blumenzüchter kann es verwenden, um die Samenkeimung zu beschleunigen oder das Wurzelsystem der Pflanze zu verbessern. Unabhängig von der Art der Verwendung dieses Stimulans kann man in diesem Bereich gut experimentieren. Autor: Byers T.
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Kommentare zum Artikel: Sevich Original. Alexander Ich traf Methoden der Stimulation mit Strom, aber dort war eine Batterie mit einem Widerstand angebracht, der den Strom begrenzte. Das heißt, der Strom ging nachts weiter. Jetzt denke ich, wahrscheinlich sollte die Pflanze nachts schlafen gegeben werden.
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