如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

日本千叶工业大学教授久保裕史,10月12日发布了光伏发电与植物工厂那样的水耕栽培一体化的新营农型光伏发电系统的验证情况。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

将追踪型光伏发电系统与像植物工厂那样的水耕栽培系统一体化(出处:千叶工业大学)

该验证是千叶大学与农业相关初创企业SeptAgri(横滨市鹤见区)与MSE(千叶市稻毛区)共同研究的一部分,成果已在9月份于德国举行的学会(Electronics Goes Green 2016+)上宣布。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

验证系统的整体图像(出处:千叶工业大学)

营农型光伏发电一般是在现有的农田上立柱设置太阳能电池板,使发电和农耕共享太阳光。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

根据太阳的轨道转动电池板,在下面像植物工厂那样进行水耕栽培(出处:千叶工业大学)

而此次的系统虽然也在农田上设置,但没有在地面耕作,而是利用像植物工厂那样的栽培系统种植农作物。该栽培系统也像设置太阳能电池板一样,用支柱支撑设置。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

根据太阳的位置改变电池板朝向,从东向西转动(出处:千叶工业大学)
 
太阳能电池板用单轴追踪型系统支撑。采用事先预测朝向太阳的位置来驱动的机制。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

利用基于线性驱动步进马达的机构驱动(出处:千叶工业大学)

电池板固定在沿南北方向设置的旋转用单管上,按照早朝东,午朝上,傍晚朝西的角度徐徐转动。由此,能使每张电池板的发电量最大化

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

早朝东(出处:千叶工业大学)

单轴追踪型控制系统由测序仪(控制器)和线性驱动步进马达等构成。据称,由线性马达采用500美元/个的低价格产品等,使追踪型系统的成本较低。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

傍晚朝西(出处:千叶工业大学)

根据预测的太阳轨道自动驱动步进马达,旋转单管改变太阳能电池板的角度。太阳能电池板的输出功率为70W/张,一根旋转用单管上固定着11张电池板。旋转用单管共计为24根,共旋转264张电池板。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

验证的水耕栽培系统(出处:千叶工业大学)

该系统的年发电量与除以15度的角度朝南倾斜外,其余构成均相同的对照光伏发电系统相比,高出11.4%。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

栽培杯中还装入了肥料等(出处:千叶工业大学)
 
并称,因是像植物工厂那样的水耕栽培系统,可以使单位面积的农作物收割收入最大化,而且能减轻栽培相关的时间和作业负担。

如何实现水耕栽培一体化的营农型光伏发电?

收获莴苣和包心菜等(出处:千叶工业大学)

水耕栽培系统采用SeptAgri开发的方法。只需注入水流就能栽培农作物。使用树脂托盘,托盘上有栽培幼苗的栽培杯和水沟等。

将地下水从托盘的上游一注入,水就会在沟渠流动,从上游开始依次为幼苗供水。据称栽培幼苗的栽培杯里还装入了肥料等,与流水一起提供给幼苗。

栽培的是包心生菜、奶油生菜和红叶生菜。用大约3周时间在室内的植物工厂培养幼苗,将幼苗移植到水耕栽培系统中后,经过约2周即可收获。水耕栽培系统栽培时的气温为26~40℃,水温为23~32℃,湿度为28~78%RH,照度为8~111klx。

在温度、湿度和照度随日照情况、太阳位置和天气会大幅变动的情况下,将水温控制在了28±5℃的适当范围内。收获蔬菜的高品质和收获率,都获得了很好的评价。

验证表明,光伏发电和农作物栽培都具备充分的盈利能力。发布称,光伏发电系统采用追踪式虽然成本会增加,但与售电收入的增加部分相抵消,3年内就能收回增加的成本。

并强调说,从植物工厂的角度来看,无需昂贵的建筑和空调,供水和温度管理所需的电力,只要通过追加蓄电池等,利用光伏发电的电力就可能满足。

当遇到风雨或大雪等天气需要对农作物进行保护时,因是可以远程控制太阳能电池板角度的系统,所以电池板还能发挥屋顶的作用。

原标题:结合水耕栽培的营农型光伏发电 千叶工业大学等验证
 来源:日经BP社  作者:加藤伸一 

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