Теплица, которая может не только выращивать урожай, но и вырабатывать электроэнергию, является одним из самых инновационных и эффективных достижений в области устойчивого сельского хозяйства. Такие теплицы, известные как «умные солнечные теплицы» , уже существуют и меняют способы производства продуктов питания. В них такие культуры, как помидоры, огурцы и перец, растут с тем же качеством и в том же количестве, что и в традиционных теплицах, но с дополнительным преимуществом: они вырабатывают энергию.
Хотите знать, как работают эти солнечные теплицы и почему они представляют будущее сельского хозяйства? Ниже мы подробно объясним вам это.
Что такое умные солнечные теплицы?
«Умные» солнечные теплицы — это конструкции, позволяющие выращивать сельскохозяйственные культуры и одновременно вырабатывать электроэнергию с помощью передовых фотоэлектрических технологий. Эти теплицы улавливают солнечный свет с помощью специально разработанных солнечных панелей для выработки электроэнергии, не препятствуя росту растений.
Преимущество этих теплиц заключается в используемых солнечных панелях. В отличие от обычных панелей, эти фотоэлектрические панели имеют прозрачную или полупрозрачную конструкцию , которая позволяет полезным для фотосинтеза длинам волн достигать растений. Это гарантирует, что растения получают достаточно солнечного света для роста, а неиспользуемый свет преобразуется в электрическую энергию.
Благодаря этой технологии «умные» теплицы не только являются энергетически самодостаточными, но также могут снизить потребление энергии и воды по сравнению с традиционными теплицами.
Как работают солнечные теплицы?
В этих теплицах используются фотоэлектрические панели с селективным выбором длины волны (WSPV). Эти панели предназначены для улавливания солнечного света и преобразования его в электричество более эффективно, чем обычные солнечные панели. Ключ к их работе заключается в том, что они выбирают те длины волн света, которые не нужны растениям для фотосинтеза, позволяя остальному полезному свету достигать растений.
Панели покрыты люминесцентным красителем пурпурного цвета , который поглощает световую энергию и передает ее фотоэлектрическим лентам. Эти ленты преобразуют солнечную энергию в электричество, которое может использоваться для питания систем внутри теплицы, таких как орошение, отопление или вентиляция.
Кроме того, эта технология дешевле по сравнению с традиционными панелями, что будет означать значительную экономию средств для фермеров в долгосрочной перспективе. Панели WSPV стоят примерно на 40% дешевле, чем обычные кремниевые панели, и стоят 0,65 доллара за выработанный ватт.
Разработка этих панелей была проведена исследователями из Калифорнийского университета в Санта-Крузе , которые успешно протестировали их эффективность на таких культурах, как помидоры, огурцы, лайм, перец и клубника, среди прочих.
Преимущества использования солнечных теплиц
Использование интеллектуальных солнечных теплиц не только представляет собой шаг вперед в производстве энергии и снижении энергозатрат, но и предлагает другие существенные преимущества:
- Экономия воды: Показано, что эти теплицы позволяют снизить расход воды на 5% по сравнению с обычными теплицами. Это связано с тем, что растениям требуется меньше воды для роста под фильтрованным светом солнечных батарей.
- Климатическая устойчивость: Меньше полагаясь на внешние источники энергии и имея возможность производить собственную электроэнергию, эти теплицы более устойчивы к изменению климата и нехватке энергии.
- Снижение выбросов: Солнечные теплицы могут способствовать сокращению глобальных выбросов CO2, поскольку они используют солнечную энергию вместо ископаемого топлива для питания своих электрических систем.
В дополнение к этим прямым выгодам, солнечные теплицы могут помочь смягчить еще одну серьезную экологическую проблему: использование пластика в тепличном сельском хозяйстве. Снижая потребность во внешней энергии, эти теплицы позволят более эффективно использовать ресурсы пластика и даже возможность переработки пластика, используемого при их строительстве и эксплуатации.
Лучше ли растут культуры в солнечных теплицах?
Один из больших вопросов, касающихся солнечных теплиц, заключается в том, окажет ли их использование негативное влияние на урожай. Однако испытания, проведенные исследователями, подтверждают, что солнечные теплицы не только не вредят росту растений, но и в некоторых случаях урожай растет лучше, чем в традиционных теплицах.
В ходе испытаний, проведенных с помидорами, огурцами, перцем и клубникой, 80% урожая не пострадало . Более того, 20% урожая даже лучше росло под солнечными панелями. Это может быть связано с регулированием солнечного света, обеспечиваемым панелями, что позволяет адаптировать условия освещения к конкретным потребностям каждого растения.
Еще одним положительным аспектом является то, что растения показали большую эффективность использования воды. Это особенно важно в регионах, где не хватает воды, таких как южная Испания и Калифорния, где уже реализованы некоторые из первых прототипов солнечных теплиц.
Солнечные тепличные проекты в сельском хозяйстве
В глобальном масштабе солнечные теплицы уже меняют способы выращивания продуктов питания. В Калифорнии Университет Санта-Круз возглавил несколько проектов по внедрению этих систем в крупномасштабном растениеводстве. В Европе такие страны, как Италия и Франция, также реализовали пилотные проекты по использованию солнечных теплиц.
Например, в Италии проект в Апулии использовал солнечные теплицы для выращивания томатов, а во Франции компания Sun'Agri внедрила эту технологию в теплицах для клубники. В Испании проекты выделяются в южном регионе Альмерии, где солнечные панели начали использоваться в сельскохозяйственных районах, что позволит производить достаточно энергии для снабжения не только теплиц, но и близлежащих населенных пунктов.
С точки зрения регулирования очевидно, что государственная поддержка жизненно важна для того, чтобы подобные проекты стали широко распространенными и стандартными. Агривольтаика, то есть сочетание сельского хозяйства и солнечной энергии, является одной из наиболее быстро развивающихся областей в области возобновляемых источников энергии и устойчивого развития.
Будущее солнечных теплиц
Эксперты сходятся во мнении, что интеллектуальные солнечные теплицы представляют собой значительный шаг вперед в современном сельском хозяйстве. Они не только позволяют производить более устойчивые продукты питания, но и могут помочь смягчить последствия изменения климата и дефицита ресурсов.
Внедрение этих теплиц все еще находится на ранней стадии, но по мере развития технологий и снижения их стоимости их использование, вероятно, станет широко распространенным. Такие страны, как Испания, где большие посевные площади покрыты пластиком, могут получить большую выгоду от этой технологии.
Это многообещающее решение для решения проблем, возникающих в результате сочетания сельскохозяйственного производства и энергетических потребностей во все более населенном мире с меньшим количеством ресурсов.