XI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2019

В современном постиндустриальном обществе происходит ежедневная модернизация практически во всех отраслях производства. Создаются новые технологии и оборудование. Происходит улучшение способов и этапов производства, улучшение и расширение функций того или иного оборудований.

На сегодняшний день, благодаря современным технологиям, предприятия могут работать более эффективно, тем самым экономя время и расходы. Пожалуй, все области бизнеса испытали изменения, связанные с технологическим прогрессом, и сельское хозяйство не является тому исключением.

Энергоэффективные теплицы объединяют в себе простоту, экологичность и экономичность. На протяжении последних лет были разработанны и построенны теплицы с использованием солнечной энергии и небольших экономических вложениях. Главный принцип работы теплицы — это уникальная и экономически-эффективная технология пассивной солнечной энергии. Благодаря подвижному теплоизоляционному «одеялу», которое накрывает крышу теплицы в ночное время, тепло собранное в дневное время сохраняется внутри теплицы. Подобные теплицы очень просты в исполнении. Три стены теплице строятся из глины, чтобы уменьшить потерю тепла. Кроме того, учитывается траектория движения солнца в зимнее и осеннее время, в результате внутрь сооружения поступает достаточное количество солнечного света для процесса фотосинтеза. Теплицы были оборудованы грунтом и необходимой рассадой, а также вертикальными установками для выращивания различных видов сельскохозяйственных культур. Такие установки дают возможность увеличить урожай некоторых культур до 5 раз, и позволяют расходовать воду и удобрения более эффективно, и, как следствие, экономно. Агрономы, участвующие в проекте постоянно дают рекомендации участникам проекта по выращиванию в энергосберегающих теплицах различных сельскохозяйственных культур, таких как огурцы, паприка, укроп или даже цветы.[1]

Также компания Certhon основываясь на многолетнем опыте в области современного тепличного строительства и в строительстве различных проектов по выращиванию без естественного освещения, разработала метод PlantyFood. Данный метод является сочетанием технических и агрономических знаний, где центральное место занимаеют качество, непрерывность и надежность производства продукции. Способ выращивания растений зависит от различных факторов окружающей среды, таких как освещение, температура, влажность воздуха и наличие СО₂, которые играют важную роль и находятся в постоянной взаимосвязи. Благодаря методу PlantyFood все эти параметры возможно контролировать и регулировать, создавая оптимальный баланс, необходимый для развития растений.

Система управления Certhon Phytotron предоставляет возможность управления всеми аспектами процесса роста растений. В сочетании со светодиодными лампами с водяным охлаждением, собственной разработкой компании Certhon, возможно выращивание культур, требующих высокую интенсивность освещенности. Метод Plantyfood может применяться как в одно-, так и в многоярусной системах выращивания. Данный метод выращивания является новейшей технологией, необходимой для рационального производства продуктов в будущем, и обладает рядом преимуществ: 

не зависит от влияния погодных условий  

обеспечивает непрерывность процесса производства

оптимизирует циклы выращивания  

предоставляет возможность для разработки уникальных сортов растений

Для данной компании энергетика является одним из основных вопросов в проектах по строительству теплиц. Поэтому компания Certhon постоянно ищет возможности для экономии энергии с помощью инновационных систем или приложений. На протяжении многих лет компания Certhon сформировала внушительный список энергосберегающих приложений. Инновационной системой для энергоэффективного отопления или охлаждения теплицы является система тепловых насосов. В различных частях мира компания Certhon реализовала проекты с применением этой технологии. Проекты различаются, но принцип работы остается неизменным: низкотемпературное тепло извлекается из окружающей среды, транспортируется и далее нагревается до более высоких температур, после чего используется в нужном месте. Энергия, затрачиваемая насосом на данный процесс, значительно меньше чем вырабатываемое им тепло.[2]

Новой инновацией в международном тепличном строительстве является использование LED освещения. Перспективы использования LED светодиодов весьма многообещающие. Эффективность использования LED освещения в настоящий момент составляет от 30 до 46 процентов. Причиной этого является реакция растений на энергию, получаемую от LED ламп по сравнению с энергией, излучаемой существующими SON-T лампами. При сравнении LED с обычными лампами эффективность LED освещения увеличивается значительно, в отдельных случаях до 80 процентов. Помимо этого, LED лампы обладают большим сроком эксплуатации.

Важным преимуществом LED-досветки является образование “конвективного тепла” от арматуры: сначала нагревается воздух, а потом растение. Это означает, что оборудование для досветки с LED лампами может размещаться между растениями. При использовании обычных SON-T ламп растения непосредственно обогреваются инфракрасным светом.[3]

В России популярно использование солнечной энергии в эксплуатации теплиц. Увеличение коэффициента использования солнечной энергии для обогрева теплиц за счет повышения КПД преобразования солнечной энергии, ее аккумулирования и применения в технологических целях позволяет уменьшить потребление минерального топлива в тепличном хозяйстве.  Повышение КПД использования солнечной энергии в теплице предполагает уменьшение отражения от почвы, предотвращение выхода длинноволнового излучения из теплицы за ее пределы, утилизацию энергии испарения и конвективного потока теплоты, накопление и использование тепловой энергии в почве или в других теплоемких средах. Использование аккумулирующей массы в виде воды, булыжника, грунта позволяет перенести начало отопительного сезона в южных районах с середины октября на конец ноября и завершить его во второй половине апреля. С помощью солнечной энергии осуществляют подогрев воды для полива растений и обеззараживания почвы в летнее время.

Техническая характеристика:  

Площадь гелиотеплицы, м²: 1000-2000  

Объем суточного аккумулятора на 1 м³: 80- 100 площади, л воды (кг булыжника): 300-400

Температура нагрева почвы за счет солнечной энергии, °С: 40-50  

Эффективность:  

Гелиотеплица позволяет увеличить коэффициент использования солнечной энергии с 10% в обычных теплицах до 30%. При этом годовая энергоемкость производства продукции защищенного грунта уменьшается на 10-15% и составляет для южных районов 18 тыс.т/м2 (в пересчете на условное топливо).  

Область применения:  

Гелиотеплицы могут применяться в южных районах страны, где высокая интенсивность солнечного излучения. Теплицы необходимо снабдить дублирующей системой обогрева от традиционных источников энергии. В настоящее время такая теплица построена в Армении.  

Принципиальная схема гелиотеплицы  

1-кровля,  

2-шторы с селективным покрытием,

3-двойное светопрозрачное ограждение,  

4-северная массивная стена,

5-поглотитель,

6- шампиньонница,  

7-аккумулятор,  

8 - массивные стены шампиньонницы и аккумулятора  

Разработчик: НПО «Армсельхозмеханизация».  [4]

В конце лишь хотелось акцентировать внимание на том, что на данный момент наиболее распространенным нововедением в тепличном комплексе является использование солнечной энергии. Данный вид энергии самый популярный и менее затратный почти во всех сферах промышленности.

Литература

1.Инновации в агрикультуре: Энергоэффективные теплицы // Anhor.uz URL: https://anhor.uz/society/innovacii-v-agrikulyture:-energoeffektivnie-teplici-v-uzbekistane (дата обращения: 17.12.2018).[1]

2.Тепличные технологии // Certhon. Greenhouse solutions URL: https://www.certhon.com/ru (дата обращения: 17.12.2018). [2]

3.Светодиодное освещение теплиц // Teplica-Exp.ru URL: https://teplica-exp.ru/svetodiodnoe-osveshhenie-teplic/ (дата обращения: 17.12.2018).[3]

4.Журнал "ГЕО". №11, ноябрь 1999г. Статья Ханне Тюгель "Гигаватты солнечного электричества".[4]

Код для цитирования: Скопировать