Исследование применения PVT в сельском хозяйстве и отоплении теплиц: расширение возможностей технологии создания «теплой линии защиты» для современного сельского хозяйства

Исследование применения PVT в сельском хозяйстве и отоплении теплиц: расширение возможностей технологии для создания «теплой линии защиты» для современного сельского хозяйства

В процессе развития современного сельского хозяйства температура является одним из ключевых факторов, влияющих на рост, урожайность и качество сельскохозяйственных культур, особенно в тепличном хозяйстве, которое предъявляет повышенные требования к стабильности, энергоэффективности и экологичности системы отопления. Традиционное отопление теплиц в основном осуществляется с помощью угольных или газовых котлов или электронагревательного оборудования, которые не только имеют проблемы с высоким энергопотреблением, высокими эксплуатационными расходами и значительными выбросами углерода, но также уязвимы к колебаниям энергоснабжения и затрудняют точное соответствие температурным требованиям различных стадий роста сельскохозяйственных культур. В связи с этим интегрированная фотоэлектро-тепловая технология (Photovoltaic-Thermal, сокращенно PVT) с ее уникальной двойной функцией «генерация электроэнергии + отопление» постепенно стала ключевой технологией для решения проблем отопления сельскохозяйственных и тепличных хозяйств, придавая новый импульс экологическому преобразованию и эффективному развитию современного сельского хозяйства.

Основной принцип технологии PVT заключается в интеграции поглощающего слоя, каналов теплоносителя и изоляционного слоя на основе традиционных фотоэлектрических компонентов для генерации энергии, что позволяет достичь высокоэффективного режима использования «один вход солнечной энергии, одновременный выход электричества и тепла» — фотоэлектрические компоненты преобразуют солнечную энергию в электричество для обеспечения потребностей в электроснабжении освещения, вентиляции, а также оборудования для полива и внесения удобрений в теплице; поглощающий слой поглощает отходящее тепло, выделяемое в процессе генерации энергии фотоэлектрическими компонентами (около 60–70 % солнечной энергии преобразуется в тепловую энергию и теряется в традиционных фотоэлектрических компонентах), и передает тепло в систему отопления теплицы через теплоносители, такие как вода и воздух, обеспечивая стабильный источник тепла для роста сельскохозяйственных культур. По сравнению с «отдельным применением» традиционных систем отопления и автономных фотоэлектрических систем, коэффициент комплексного использования энергии технологии PVT увеличивается более чем на 30%, что не только решает проблему снижения эффективности генерации электроэнергии фотоэлектрическими компонентами из-за высокой температуры, но и позволяет избежать недостатков высокого энергопотребления и высокого загрязнения традиционного отопления, что идеально соответствует концепции развития современного сельского хозяйства «энергосбережение, защита окружающей среды и эффективность».

Применение технологии PVT в сельском хозяйстве не ограничивается парниковыми сценариями, но также распространяется на многочисленные связи, такие как изоляция в крупномасштабной посадке на местах, отопление в животноводстве и размножении птицы и сохранение сельскохозяйственной продукции, обеспечивая полную защиту для сельскохозяйственного производства от «конца посадки» до «конца хранения». При крупномасштабной посадке на поле низкой температурой зимой и холодным щелчком весной в северных регионах являются основными проблемами, ограничивающими скорость появления и стресс-стойкость таких культур, как пшеница и кукуруза. Традиционные меры для защиты от холода в основном полагаются на покрытие пластиковой пленки и опрыскивание антимерных агентов, которые имеют ограниченные эффекты и их трудно продвигать в больших масштабах. Тем не менее, система PVT может обеспечить непрерывное тепло для захороненных нагревательных труб в поле, через комбинированный режим «управляемого электроэнергией + тепловой подачей», стабилизируя температуру почвы при 10-15 ℃, что подходит для прорастания урожая. В то же время он использует функцию производства электроэнергии для подачи питания для датчиков влажности почвы и автоматического ирригационного оборудования, достигая интеграции «Регуляция температуры + точного управления». Taking a wheat planting base in Northeast China as an example, after introducing the PVT large-scale field heating system in 2023, the spring wheat emergence rate of the base increased from 82% in previous years to 95%, the average yield per mu increased by 12%, and no coal was consumed during the winter heating period, reducing carbon emissions by about 80 tons per year and reducing operating costs by 40% compared with traditional electric heating methods, truly achieving the Тройные преимущества «увеличения производства, энергосбережения и сокращения углерода».

В области размножения скота и птицы стабильная температура напрямую влияет на выживаемость, скорость роста и устойчивость к болезням животноводства и птицы-подходящая температура роста для поросят составляет 28-32 ℃, а для цыплят-33-35 ℃. Традиционное размножающее нагрев в основном использует угольные печи и печи с горячим воздухом, которые не только имеют большие колебания температуры (ошибки могут достигать ± 5 ℃), но также легко производить загрязняющие вещества, такие как угарный газ и пыль, увеличивая риск респираторных заболеваний в жидкости и птице. Применение систем PVT в сценарии аквакультуры, посредством конструкции «централизованное отопление + контроль температуры зональной» может точно отрегулировать интенсивность нагрева в соответствии с температурными требованиями различных областей аквакультуры (размножения, размышления, отколотые комнаты) и в то же время используют функцию формирования электроэнергии для силовой мощности для температуры, вентиляционные, вентиляционные, и управляющие оборудование для обработки, и управляют оборудованием для создания, создавая оборудование для обработки. Интеллектуальная «среда аквакультуры. Данные из крупномасштабной свиной фермы в Шаньдунге показывают, что после введения системы отопления PVT уровень выживаемости поросят увеличился с 90% до 98%, рыночный период отколовкой свиньи был сокращен на 7 дней, а годовое потребление угля было сокращено на 150 тонн. Концентрация пыли в мастерской размножения снизилась на 60%, а частота заболеваний упала на 35%. Это не только снизило стоимость размножения, но и улучшило качество скота и птицы, обеспечивая техническую поддержку зеленого размножения. В основном сценарии парниковых посадков применение технологии PVT продемонстрировало преимущества «настройки, точности и долгосрочной эффективности». Согласно циклу роста и требованиям к температуре различных культур (овощей, фруктов, цветов), был сформирован зрелый нагревающий раствор. Основная точка от парниковой посадки заключается в значительных различиях в требованиях к температуре для различных культур и различных стадий роста-например, подходящая температура для саженцев томатов составляет 20-25 ℃, и ее необходимо поднять до 25-28 ℃ в течение периода плодоношения; Подходящая температура для Phalaenopsis в течение периода роста составляет 18-25 ℃, и она должна быть стабилизирована в 20-22 ℃ в течение периода цветения. Традиционные системы отопления трудно достичь точного контроля «зонального и времени», а эксплуатационные расходы высоки, особенно в холодных зимних регионах, где стоимость отопления теплиц может составлять 30-50% от общей стоимости посадки. Система нагревания парниковых путей PVT, через «Фотоэлектрический источник питания + тепловой нагрев» + пик энергии для хранения энергии ». Во-первых, система преобразует солнечную энергию в электроэнергию через компоненты PVT, установленные на крыше, уделяя приоритет потребности в мощности в режиме реального времени, такого как освещение, машины интеграции воды и удобрений и вентиляторы кровообращения. Оставшаяся электричество хранится в батареях для использования ночью или в облачные дни, достигая «самогенерации и само использования, с избыточным хранимым электричеством», снижая потребление приобретенной электроэнергии. Во -вторых, тепло отходов, генерируемое компонентами PVT, транспортируется в радиаторы, похороненные трубы или вентиляционные катушки внутри теплицы через систему циркуляции воды, обеспечивая стабильный источник тепла для теплицы. В то же время датчики температуры контролируют внутреннюю температуру теплицы в режиме реального времени. Когда температура превышает установленное значение, система автоматически уменьшает интенсивность нагрева и сохраняет избыточное тепло в бак с изоляцией. Когда температура ниже, чем установленное значение, система автоматически высвобождает накопленное тепло, чтобы гарантировать, что колебания температуры в теплице контролируются в пределах ± 1 ℃, что точно соответствует требованиям роста сельскохозяйственных культур. Наконец, чтобы решить проблему недостаточного количества светового и теплового снабжения зимой, система может быть связана с небольшим количеством вспомогательного оборудования для нагрева газа (активируемое только в чрезвычайно холодную погоду), образуя «нагревание PVT в качестве основного вспомогательного нагрева в качестве добавки», минимизируя потребление энергии. В качестве примера, принимая умную парниковую базу посадки клубники в Цзянсу, база построила общую площадь 5000 квадратных метров системы нагрева PVT в 2022 году, достигнув автономного цикла «генерации электроэнергии + нагрева» посредством установки 2000 квадратных метров компонентов PVT на крыше. Данные показывают, что среднесуточная ежедневная выработка электроэнергии зимой может достигать 800 кВтч, полностью удовлетворяя потребность в энергоснабжении парникового оборудования, а оставшееся электричество может храниться в батареях для хранения энергии для использования ночью для отопления. Среднесуточная тепловая подача может достигать 12 000 МДж, стабилизируя температуру теплицы при 22-25 ℃, полностью удовлетворяя требованиям температуры периода клубники. По сравнению с традиционным нагреванием газа база снижает потребление газа на 2000 кубических метров в год, снижает затраты на отопление на 45%, увеличивает среднюю доходность на MU клубники на 18%и улучшает сладость фруктов на 1,5 процентных пункта. Это также сокращает выбросы углерода примерно на 1,8 тонны в год, достигая объединения «экономических выгод, экологических выгод и социальных выгод». Кроме того, применение технологии PVT в тепличном отоплении также имеет преимущества