Detection methods for common problems in solar home systems

Gemstone Team SHINE (Students Helping to Implement Natural Energy)

The potential of natural, photosynthetic pigments to improve the efficiency of dye-sensitized solar cells

Gemstone Team Grenergy

Factores ambientales pre - dispersión y post - dispersión de semillas que modulan la germinación y emergencia de Digitaria sanguinalis (L.) Scop. en el cultivo de soja

El éxito de Digitaria sanguinalis en los cultivos estivales de la Argentina se debe en gran medida al establecimiento de varias cohortes a lo largo del ciclo del cultivo, lo que le permite escapar a los controles químicos. El establecimiento de las plántulas depende de factores ambientales pre-dispersión (competitivos y no competitivos), a través de los efectos maternos, y post-dispersión (no competitivos). A su vez, los efectos predispersión competitivos también afectan la fecundidad de las plantas. Por lo tanto, comprender los efectos de las interacciones dentro del sistema cultivo-maleza sería de utilidad para diseñar estrategias de manejo más efectivas de la maleza. Este trabajo tuvo como objetivo general i) determinar los efectos pre-dispersión que genera el cultivo de soja sobre el crecimiento, la estructura, la fecundidad y la dormición de semillas de biotipos locales de D. sanguinalis, y ii) los efectos post-dispersión que genera el ambiente en el que se encuentran las semillas condicionando el establecimiento de las plántulas en la campaña siguiente. Para cumplir con estos objetivos se realizaron experimentos i) en cámara evaluando los efectos de la temperatura, luz y humedad y el rol de las cubiertas en la imposición de la dormición, ii) en parcelas a campo combinando la presencia del cultivo con distintas distancias entre surcos, los grupos de madurez y los "gaps", iii) en macetas a campo evaluando los efectos del sombreo, la fertilidad edáfica y la luz roja y azul y iv) en parcelas a campo combinando la cobertura del suelo (rastrojo), el tiempo de permanencia de las semillas en el suelo, la presencia del cultivo de soja y el nivel de dormición de las semillas al momento de su dispersión. Temperaturas frescas (5ºC a 20ºC) y humedad, seguidas de temperaturas alternadas (20/30ºC) con luz fueron las mejores condiciones para la salida y la terminación de la dormición de las semillas, respectivamente. Dicha dormición está determinada por las cubiertas de las semillas, principalmente por la lemma y, aparentemente por el efecto de inhibidores presentes en ella. El cultivo de soja modificó el ambiente en el que crecen las plantas de la maleza al alterar la radiación incidente, la relación R-RL, la temperatura y la humedad relativa reduciendo la biomasa, la altura, el número de vástagos, la fecundidad de las plantas y el nivel de dormición de las semillas de D. sanguinalis. El nivel de dormición fue afectado por la temperatura máxima, la alternancia de temperatura y la radiación incidente en estadios reproductivos de la maleza, en cambio la fertilidad edáfica, la luz azul y rojo lejano no tuvieron ningún efecto. Por otra parte, el rastrojo de soja o de maíz, no modificó la salida de la dormición pero retrasó la terminación de la misma por la disminución en la alternancia de las temperaturas, retrasando la germinación y la emergencia de la maleza en la campaña siguiente. Semillas con distinto nivel de dormición en el momento de dispersión, tuvieron distintos valores de emergencia en la campaña siguiente cuando la temperatura no fue lo suficientemente baja como para reducir los niveles de dormición de toda la población. La presencia de un cultivo de soja junto con la presencia de rastrojo de soja o maíz, redujeron la emergencia de las plántulas a campo debido, en parte, al efecto de la menor alternancia de temperaturas. Los resultados de esta tesis permiten determinar cómo la estructura del cultivo de soja modifica el establecimiento de plántulas de D. sanguinalis en la campaña siguiente, a través de su efecto sobre el ambiente pre y postdispersión, afectando la salida y la terminación de la dormición y por lo tanto la emergencia de la maleza.

Efectos de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.) se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria) bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca) durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05) hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001) y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

La constitución de la pared celular durante la madurez en planta de peras Bartlett, y sus modificaciones por la incidencia de luz : consecuencias sobre la eficacia de los tratamientos con 1-metilciclopropeno

La firmeza es el atributo más importante en las peras y está determinada en parte, por la estructura de la pared celular (PC) y por su desintegración. No han sido completamente identificadas las modificaciones que ocurren en los polisacáridos de la PC de pulpa y piel ni las anomalías bioquímicas que se asociarían a la aparición de texturas atípicas provocada por una cosecha tardía de peras Bartlett. Tampoco se ha analizado a la fecha la influencia de los factores precosecha sobre la composición de la PC, el ablandamiento de los frutos y la eficacia de tratamientos de poscosecha como los realizados con 1-metilciclopropeno (1- MCP), inhibidor de la acción del etileno. A fin de estudiar estos aspectos se muestrearon peras Bartlett que maduraron en planta para los estudios de ontogenia en pulpa y piel; al mismo tiempo se trabajó con peras que crecieron bajo diferentes condiciones de radiación a campo y luego fueron almacenadas a 20 ºC por 13 y 23 d con y sin tratamiento de 1-MCP. Se determinó la firmeza, el color, los sólidos solubles, la acidez titulable, el porcentaje de almidón, la producción de etileno, el jugo libre, se realizó análisis sensorial y luego se efectuó la extracción y fraccionamiento de la PC. Sobre esta última se determinó la solubilidad, composición y distribución de tamaños moleculares. Los resultados demostraron que los frutos que maduraron en planta presentaron anomalías texturales asociadas a una menor solubilización de pectinas y de arabinosa. Asimismo se determinó que la composición y el metabolismo de PC de peras Bartlett difieren en el tejido de pulpa y piel. Se estableció que la mayor exposición solar resultó en un aumento de la firmeza de los frutos. Esto se relacionó con una mayor proporción de pectinas solubles en álcali y hemicelulosas de mayor tamaño molecular a cosecha. Por último, la eficacia del 1-MCP se vio incrementada por condiciones de mayor radiación-temperatura en precosecha, siendo la radiación UVB poco relevantes.

Interacciones entre el ambiente lumínico y la producción de defensas contra hervíboros y patógenos en plantas

La radiación UV-B es un componente importante de la luz solar y tiene efetos netos sobre el desarrollo de las plantas. En condiciones naturales se observa frecuentemente que las plantas expuestas a la radiación UV-B son menos atacadas por insectos herbívoros. Estudios previos indicaron que este fenómeno se encontraba relacionado a cambios en la calidad de los tejidos vegetales producido por la radiación UV-B. Se ha sugerido que podría existir una convergencia entre las cascadas de señalización inducidas por el UV-B y por la herbivoría ya que algunos de los compuestos inducidos por el UV-B también son producidas en respuesta al ataque de insectos. En base a esto, en el presente trabajo de tesis se estudió el rol de la vía de señalización de jasmonatos y el papel del fotoreceptor de UV-B, UVR8, sobre el incremento de la resistencia a insectos y patógenos necrótrofos producidos porla exposición de las plantas a la radiación UV-B. A partir de experimentos realizados con las plantas modelo Nicotiana attenuata y Arabidopsis thaliana, se evaluó la producción de diversos componentes de la respuesta de defensa y la resistencia de insectos y patógenos mediante bioensayos. Como resultado, se encontró que parte del efecto de la radiación UV-B incrementando las defensas implica a la vía de los jasmonatos y que la radiación UV-B incrementa la sensibilidad de los tejidos a estas hormonas. En otros casos, el UV-B incrementa la resistencia a agresores bióticos por mecanismos independientes de los jasmonatos, pero que son dependientes del fotorreceptor UVR8. El trabajo presentado en esta tesis constituye la primera evidencia directa del rol de los jasmonatos en el incremento de las defensas producido por la radiación UV-B y es además el primer trabajo donde se evalúa el rol del fotorreceptor UVR8 sobre la producción de defensas

Eficiencia de uso de la radiación en soja en distintas fases fenológicas bajo estrés hídrico

p.63-66

Efectos de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa

La siembra de alfalfa (Medicago sativa L.)se caracteriza por presentar un arreglo espacial rectangular, i.e. mayor distancia entre hileras que entre plantas dentro de la hilera. Si se acercan las hileras de siembra se genera un arreglo espacial más cuadrado que podría influir sobre la competencia intra-específica y el aprovechamiento de los recursos, especialmente radiación. El objetivo de esta tesis fue: estudiar el efecto de la distancia entre hileras a la siembra sobre los componentes del rendimiento de forraje y la captura y eficiencia en el uso de la radiación en el cultivo de alfalfa. Se realizaron dos experimentos evaluando distancias entre hileras a la siembra en cultivos puros de alfalfa. El primero experimento fue de largo plazo y se evaluó el efecto de la distancia sobre variables productivas en dos cultivares con distinto reposo invernal (Monarca y Victoria)bajo una misma densidad de siembra. En el segundo experimento se estudió el efecto de la distancia entre hileras a la siembra, bajo una misma densidad de plantas establecida por raleo, sobre variables productivas y ecofisiológicas en un cultivo de alfalfa (Monarca)durante el primer año de producción. En ambos experimentos la producción de biomasa aérea se favoreció por los arreglos espaciales más cuadrados (p menor a 0,05)hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm. Adicionalmente, se observó que en distancias cercanas hubo mayor densidad de plantas (p menor a 0,01). Las respuestas en producción de biomasa al reducir la distancia entre hileras a la siembra estuvieron determinadas por el aumento lineal en la intercepción de radiación (p menor a 0,0001)y por un patrón de tipo óptimo en la eficiencia de uso de la radiación (p menor a 0,01). Se concluye que la reducción en la distancia entre hileras a la siembra hasta una distancia óptima, entre 15 cm y 17,5 cm, es una práctica agronómica que permite establecer un arreglo espacial más favorable del cultivo de alfalfa que impacta sobre la producción de forraje.

Manufacturing of uniformly-sized silicon particles for solar cell from molten metal jet by electromagnetic pinch force

Spherical silicon solar cells are expected to serve as a technology to reduce silicon usage of photovoltaic (PV) power systems[1, 2, 3]. In order to establish the spherical silicon solar cell, a manufacturing method of uniformly sized silicon particles of 1mm in diameter is required. However, it is difficult to mass-produce the mono-sized silicon particles at low cost by existent processes now. We proposed a new method to generate liquid metal droplets uniformly by applying electromagnetic pinch force to a liquid metal jet[4]. The electromagnetic force was intermittently applied to the liquid metal jet issued from a nozzle in order to fluctuate the surface of the jet. As the fluctuation grew, the liquid jet was broken up into small droplets according to a frequency of the intermittent electromagnetic force. Firstly, a preliminary experiment was carried out. A single pulse current was applied instantaneously to a single turn coil around a molten gallium jet. It was confirmed that the jet could be split up by pinch force generated by the current. And then, electromagnetic pinch force was applied intermittently to the jet. It was found that the jet was broken up into mono-sized droplets in the case of a force frequency was equal to a critical frequency[5], which corresponds to a natural disturbance wave length of the jet. Numerical simulations of the droplet generation from the liquid jet were then carried out, which consisted of an electromagnetic analysis and a fluid flow calculation with a free surface of the jet. The simulation results were compared with the experiments and the agreement between the two was quite good.

Nanostructured thin-film WO3 photoanodes for solar water and sea-water splitting

This article charts the development of the use of thin films of nanoparticulate WO3 and how they have been used to overcome problems associated with other photocatalytic materials and bulk WO3. Current technology is described and the authors' views on the outlook for future development is suggested.

Metal oxide photoanodes for solar hydrogen production

The development of sustainable hydrogen production is a key target in the further facilitation of a hydrogen economy. Solar hydrogen generation through the photolytic splitting of water sensitised by semiconductor materials is attractive as it is both renewable and does not lead to problematic by-products, unlike current hydrogen sources such as natural gas. Consequently, the development of these semiconductor materials has undergone considerable research since their discovery over 30 years ago and it would seem prescient to review the more practical results of this research. Among the critical factors influencing the choice of semiconductor material for photoelectrolysis of water are the band-gap energies, flat band potentials and stability towards photocorrosion; the latter of these points directs us to focus on metal oxides. Careful design of thin films of photocatalyst material can eliminate potential routes of losses in performance, i.e., recombination at grain boundaries. Methods to overcome these problems are discussed such as coupling a photoanode for photolysis of water to a photovoltaic cell in a 'tandem cell' device.