Включение фотовольтаики в систему тепличного хозяйства – одно из важнейших направлений развития технологий закрытого грунта, в наибольшей степени отвечающее современным технологическим тенденциям. Солнечные панели здесь как будто сами напрашиваются на то, чтобы заполнить поверхность тепличных ограждений, которые в больших хозяйствах измеряются десятками гектаров. Таким путем можно было бы намного продуктивнее использовать огромные открытые солнцу площади, получая на выходе не только сельхозпродукцию, но и электроэнергию. 

Мы уже писали о различных технических решениях на этот счет. Идеальный вариант – совершенно прозрачные фотоэлементы, наклеиваемые прямо на стекло или поликарбонат. Работа в этом направлении ведется, хотя на сегодняшний день пока еще нет достаточно эффективных решений. Несколько лет назад предпринимались попытки работать с обычными солнечными панелями первого и второго поколения. Свет они не пропускают совершенно, поэтому данный вариант был компромиссным. Такие панели старались разместить так, чтобы какая-то часть солнечного света все же проникала внутрь. Однако опыт оказался не очень удачным. Затенение внутри теплиц было значительным, из-за чего падала урожайность и увеличивалась продолжительность вегетационного периода. К тому же такие панели достаточно тяжелы, в силу чего они жестко крепятся к каркасу и не позволяют менять их угол наклона и расположение в зависимости от изменений наклона и направления солнечных лучей. 

Выход бы найден не так давно благодаря органической полупрозрачной фотоэлектрической пленке, пропускающей часть солнечного света. Информация об успешных опытах появилась пару лет назад. Такая фотоэлектрическая панель имеет небольшой вес, что позволяет легко ее снимать и перемещать в зависимости от сезона и погодных условий. Благодаря этим достоинствам она может использоваться для регулирования яркости и распределения тепла, подстраиваясь под конкретную культуру. Разработчики предлагают на этот счет сразу несколько конкретных режимов работы. Не будем забывать, что в обычных теплицах используются различные системы затенения, поскольку прямые солнечные лучи в разгар дня могут оказывать угнетающее воздействие на растения. Как раз с этой целью здесь начинают использоваться полупрозрачные фотоэлектрические панели, содействующие оптимизации светового потока. Таким путем возникает своего рода синергетический эффект. Решая одну задачу, вы получаете дополнительный «бонус» в виде электрической энергии. Чаще всего электроэнергия используется для покрытия собственных нужд, хотя, в принципе, крупные тепличные комплексы в состоянии включаться в общую энергосистему, реализуя часть сгенерированной электроэнергии. 

Судя по публикациям в западной прессе, тепличная фотовольтаика наибольшее распространение получает в наши дни во Франции. Так, примерно полгода назад французский стартап SAS Solar Cloth System разработал для этих целей специальные фотоэлектрические шторы, которые, по убеждению разработчиков, могут стать основополагающим элементом в развитии глобального тепличного хозяйства. Разработчики уверяют, что их система позволяет весьма эффективно оптимизировать урожайность и качество растениеводческой продукции при одновременном производстве «чистой» электроэнергии. Предложенная ими гибкая солнечная панель производится совершенно безвредным для экологии способом. И в перспективе может найти себе очень широкое применение не только в агровольтаике, но и в жилищном секторе. 

Еще один впечатляющий пример – тепличная плантация малины в Арнаке, состоящая из длинных полупрозрачных теплиц, покрывающих несколько квадратных километров сельскохозяйственных земель. Данные гигантский комплекс наглядно демонстрирует работу фотоэлектрических панелей по принципу «два в одном»: они избавляют работников теплицы от необходимости адаптировать растения к солнечному излучению (а малина в этом плане – весьма требовательная культура), при этом они вырабатывают «чистое» электричество. Качество урожая заметно улучшается, а помимо малины теплица вырабатывает 250 КВт электрических мощностей. К настоящему времени на территории Франции уже реализовано шесть таких проектов, еще пять находятся на этапе реализации и четыре – в стадии разработки. При этом пятнадцать таких теплиц совокупно могут выдать 40 МВт электроэнергии. 

Совсем недавно мы получили информацию об еще одном успешном проекте такого рода. Так, ровно четыре года назад на юге Франции, в регионе Буш-дю-Рон,  была введена в эксплуатацию фотоэлектрическая теплица площадью 3,3 га, оснащенная солнечными панелями совокупной мощностью 2,1 МВт. Разработчик, специализирующийся на технологиях в области ВИЭ, применил здесь собственную технологию Tenairlux. Спустя четыре года после ввода объекта в эксплуатацию проект был признан весьма успешным. С каждого гектара здесь получают четыре тонны зеленой спаржи, плюс к этому вырабатывается электроэнергия, чьи объемы соответствую потреблению 700 домохозяйств. К 2022 году урожайность собираются повысить до девяти тонн с гектара. 
Здесь важно опять же отметить благотворное влияние солнечных панелей на микроклимат теплицы. Панели содействуют рассеиванию света и более равномерному распределению температур внутри тепличного пространства. В свою очередь, наличие собственной электроэнергии позволяет успешно механизировать все рабочие процессы (например, обеспечивать точный климат-контроль с помощью открытия и закрытия крыши). Разработчик заявляет, что ему удается производить продукцию исключительного качества. Вдохновившись этим успехом, он намерен в течение ближайших трех лет построить еще тридцать таких теплиц.
Как видим, агровольтаика открывает новую страницу в истории развития теплиц. Однако не появится ли здесь какого-либо ответвления, связанного, опять же, с бурным развитием «зеленых» и энергосберегающих технологий? Недавно от сотрудников Института теплофизики СО РАН я узнал о новом веянии, которое, возможно, будет во многом связано с нашими сибирскими условиями. По мнению моих собеседников, в сибирских (да и шире – в российских) условиях отопление теплиц обходится дороже, чем подсветка. Прозрачные конструкции, как мы знаем, пропускают инфракрасные лучи, а потому всё накопленное тепло беспрепятственно вытекает наружу. Отсюда делается вывод о том, что теплица в наших условиях должна представлять собой полностью закрытое и идеально теплоизолированное помещение – без всяких прозрачных стенок и крыш. В этом случае ставку нужно сделать на искусственное освещение с помощью новейших светодиодных ламп. Теоретически, источником электроэнергии здесь также могут стать солнечные панели, покрывающие снаружи всю площадь тепличного ограждения. 

Подобная модель пока что обговаривается в теории. Сторонники этой идеи надеются на дальнейшее снижение стоимости как светодиодных ламп, так и фотоэлектрических систем. Действительно, 11 лет назад строительство новой солнечной электростанции было на 223% дороже, чем в наши дни! Если данная прогрессия сохранится, то через десять лет весь солнечный свет выгоднее будет сразу преобразовывать в электричество для питания светодиодов, а саму теплицу уместнее будет разместить где-нибудь под землей, где имеется постоянная температура. В настоящее время есть, конечно, примеры выращивание овощей в полностью закрытых помещениях, хотя пока затраты здесь весьма и весьма высоки. Тем не менее, если технический прогресс не подведет, то указанный «бункерный» вариант вполне может стать нашим «особым сибирским» путем в области агровольтаики. 

Автор: Николай Нестеров. 

Источник: www.academcity.org

Источники

Фотоэлектрическая теплица
Академгородок (academcity.org), 29/06/2021

Похожие новости

  • 30/12/2020

    Топ-30 разработок сибирских ученых в 2020 году

    ​На портале «Новости сибирской науки» можно познакомиться с инновациями и последними достижениями сибирских ученых. Сегодня мы предлагаем вашему вниманию Топ-30 сообщений о наиболее значимых и интересных научных разработках 2020 года, размещенных на нашем сайте.
    6292
  • 15/06/2021

    Бороться с обледенением ветрогенераторов в Арктике поможет разработка новосибирских учёных

    Новосибирские учёные готовы внести свой вклад в освоение арктического побережья. Исследователи решили проанализировать, какой из существующих методов борьбы с обледенением самый эффективный. Проблема особенно актуальна для ветрогенераторов, которым эксперты прочат большое будущее в качестве альтернативного источника энергии на Севере.
    337
  • 29/08/2018

    В Новосибирске собираются построить аэродинамическую трубу для изучения обледенения самолетов

    ​Аэродинамическую трубу для изучения процессов обледенения при взлете и посадке самолетов планируется построить в новосибирском Академгородке, сообщил агентству "Интерфакс-Сибирь" научный руководитель Института теоретической и прикладной механики им.
    2998
  • 03/11/2020

    К сортировке бытового мусора привлекут роботов

    ​​​3 ноября, мэр Новосибирска Анатолий Локоть посетит Институт теплофизики им. Кутателадзе СО РАН, где ему представят новую разработку учёных — робота-сортировщика твёрдых коммунальных отходов.
    975
  • 13/10/2020

    Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Часть 3

    ​Часть 1. Почему Энергопарк остается недостижимой мечтой? Часть 2. Грозит ли программе "Академгородок 2.0" "электрический шок"? В последние годы жители Новосибирска столкнулись с новой напастью: с наступлением тепла на город периодически накатывает волна тошнотворных запахов.
    1013
  • 13/11/2018

    Внедрение технологии полной утилизации мусора в Новосибирском научном центре может стать пилотным проектом

    Четыре года назад эта территория возле дороги Академгородок — Кольцово оставляла не самые приятные впечатления. С одной стороны, полигон твердых бытовых отходов (ТБО) в ведении Государственного унитарного предприятия «Жилищно-коммунальное хозяйство Новосибирского научного центра СО РАН» тогда вооружился техникой и более-менее успешно проходил все проверки, с другой — представлял собой постапокалиптический пейзаж.
    1463
  • 04/12/2018

    В новосибирском Академгородке внедрили инновационную систему освещения улиц

    "Установка новой системы наружного освещения в Академгородке - хороший пример эффективного применения разработок новосибирских инновационных компаний для городского хозяйства", - считает мэр Анатолий Локоть, который оценил преимущества нового светового оборудования в ходе выездного совещания.
    2655
  • 10/05/2017

    Ученые ИТ СО РАН предлагают использовать угольную пыль для растопки угольных энергетических котлов

    Ученые из Института теплофизики СО РАН предлагают для растопки угольных энергетических котлов использовать не мазут, а механоактивированную угольную пыль, которая обходится втрое дешевле и имеет ряд других преимуществ.
    1522
  • 01/11/2018

    Почему природосберегающие технологии невыгодны промышленникам и неинтересны потребителям

    ​Уже больше четверти века прошло с тех пор, как на состоявшейся в 1992 году конференции ООН по окружающей среде и развитию был выбран новый, "зеленый" вектор. Однако Россия все еще только готовится к переходу на принципы бережного отношения к экологии, а на пути внедрения "зеленых" технологий остается множество барьеров.
    1273
  • 23/04/2021

    Академпарк новосибирского научного центра представил новые технологии сити-фермерства

     Технологии сити-фермерства – выращивания в условиях искусственного микроклимата в вертикальных фермах овощных культур и клубники, а также микрозелени и съедобных цветов, 23 апреля в ходе пресс-тура в Академпарк Новосибирского научного центра (ННЦ) представлены заместителю Губернатора Новосибирской области Ирине Мануйловой и представителям СМИ региона.
    963