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光伏农业的技术有哪些?

发布时间:2023-12-31   来源:ssss   标签:太阳能 光伏 农业 系统 技术 点击:0
内容提要:随着光伏农业的大规模发展,光伏技术在农业中的地位也日益的重要。所谓光伏农业,就是将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业相结合,一方面太阳能光伏系统可运用农地直接低成本发电;另一方面由于薄膜太阳电池一大特点是可做成透光的,动植物生长所

光伏农业的技术有哪些?,第1张

随着光伏农业的大规模发展,光伏技术在农业中的地位也日益的重要。所谓光伏农业,就是将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业相结合,一方面太阳能光伏系统可运用农地直接低成本发电;另一方面由于薄膜太阳电池一大特点是可做成透光的,动植物生长所需要的主要光源可以穿透;另外红外光也能穿透,可储存热能,提高大棚温度,在冬季有利于动植物生长,节约能源。以下为一些最新光伏农业技术应用:

集光伏发电、特征光谱led照明一体的多功能农业设施

本实用新型技术涉及一种农业设施,特别是一种集光伏发电、特征光谱led照明一体的多功能农业设施,包括具有顶棚和侧壁的温室,其特征在于:所述温室顶棚设有分光式薄膜太阳能电池板,所述分光式薄膜太阳能电池板可吸收太阳光中短波波段(570nm以下)的光并透过部分长波波段(600nm以上)的光,以同时进行光伏发电及为所栽培植物提供所需光照;所述温室内设有特征光谱led灯,所述特征光谱led灯所发出光的光谱及半波宽度与所栽培植物的特征光谱相适合,以满足植物生长的需求。该设施不仅节能省电,而且利于植物生长,有利于提高农产品的产量和品质。

太阳能作物害虫诱杀装置

本发明是一种以太阳能为电能和热能来源的物理、生物双效应农业作物害虫诱杀装置,经专利检索,目前该发明处于国际领先地位。

该技术包括光伏发电技术、太阳能光热技术、光感三位追踪技术、高压放电技术、半导体紫外线发射技术、昆虫性激素释放技术,本发明通过一套独立的太阳能系统,可以在田间自动跟踪太阳发电,通过特殊设计的蓄电装置将电能蓄积、同时将光热管产生的热能收集存储,到了晚上,该系统自动启动诱杀趋光性害虫的黑光发生器、以及高压电装置,同时打开侵在热水中的害虫性激素密封容器,让性激素缓慢的均匀挥发、扩散,大量的趋光性害虫和受性激素引诱的害虫扑向本装置,触及本装置外围的高压线珊而被杀灭,通过这种方法可以大量杀灭害虫。

家用自给式屋顶光伏发电系统设备

本技术是将高透过和自洁为一体的纳米复合膜融合应用于采光玻璃的技术。拟投资500万元,其目标是将该产品用于太阳能盖板玻璃上,能显著提高太阳能产品光热、光电的转换效率。

本技术针对研究太阳能路灯的关键部件—led灯头以及整个系统降低能耗的技术。其目标是将该产品大规模用于企业及工程用电,以达到节能、降耗、环保的目的。在该技术的运用上已取得较大的突破。该技术具有行业共性技术。

光伏水泵

光伏水泵系统是近年来迅速发展起来的光机电一体化系统,它利用太阳电池发出的电力,通过最大功率点跟踪以及变换、控制等环节后,驱动直流永磁电机或高效异步电机以带动高效水泵。本系统可用于农田灌溉、景观喷泉、鱼池增氧、高速公路绿化、海滨盐场供排水等领域,在能源短缺的今天,此技术的推广应用必将产生良好的经济效益和社会效益。

太阳能光伏广谱灭虫灯

本实用技术新型公开了一种太阳能光伏广谱灭虫灯,包括设立在支柱上的太阳能板和蓄电池,灭虫灯灯体挂在支柱上,灭虫灯灯体周围设有电网,灭虫灯灯体下面设有接虫袋子,所述灭虫灯灯体中间设有连接变频控制器的起辉灯管。由于采用了所述结构,本实用技术新型连接变频控制器的起辉灯管可以针对不同环境下的不同害虫种类,进行诱捕,对害虫的杀伤力大,针对范围广,并且可以根据田地的大小进行频率控制,使得灭虫灯达到最佳的工作效率。

温室大棚是一种主要用来作为反季节蔬菜种植使用的建筑物,那么在中国大部分地区的连栋温室大棚都是需要加温设备的。随着环保政策的趋严,燃煤锅炉逐步被取缔或者使用受限,那么尤其是北方地区的连栋温室大棚冬季是必须要选择供暖设备,那么供暖设备如何选择。

首先我们给大家分析一下当前在用的几种温室大棚的供暖方式。

一、地源热泵

地源热泵是通过电能驱动压缩机提取了地下水的热量,地下水温度恒定,热量高,因此地源热泵比较空气能来说,效率要高。同时地源热泵可以作为冷暖一体机使用。目前市面上有专为温室大棚研发的一体机地源热泵主机,安装使用方便。

二、空气能

空气能,即空气中所蕴含的低品位热能,又称空气源。能量守恒定律告诉我们能量不会凭空产生,也不会凭空消失;空气中的热能就是空气吸收太阳光散发的能量产生的。气温越高,空气能越丰富。但是北方地区冬季严寒、室外空气温度很低,因此空气能供暖的费用要远高于地源热泵。

三、天然气锅炉

通过燃烧天然气将热水加热,通过管道将热量散发的棚内。天然气锅炉供暖稳定,并且可以直接将原先的供暖锅炉改造使用,棚内的散热设备都可以重新利用。弊端是一些地区不同天然气。

四、地热供暖

地热供热系统是指利用地热能为主要热源的供热系统。地热能为地球本身蕴藏的能量,属于可再生能源。地热供热系统按照地热流进入供热系统的方式可分为直接供热和间接供热。直接供热即把地热流直接引入供热系统,间接供热即地热流通过换热器将热能传递给供热系统的循环水,地热流不直接进入供热系统。

弊端是地热的打造成本很大,需要较大规模的园区使用,同时还需要做物探了解是否有地下热量。

五、电加热方式

电加热供暖是一种将电能直接转化为热能的方式,其运营费用也是最高的。电加热适合冬季所需的热量不是很多的温室使用。

用于种植蔬菜的大棚,最怕遇到连阴天或者连雪天(连续多天不见太阳)或者极寒天气,这种情况下大棚内的温度很低,蔬菜很容易出现冻害甚至死棵。为了应对极端天气,一般温室内要有临时加温的备用方案,以备不时之需。

最简单的方法:在大棚内增设2膜。可提高大棚内温度约2度。

大棚内使用燃烧块(可提高温度3-5度)。

最好也是成本最高的方法就是在温室内加装供暖系统(燃煤锅炉、燃气锅炉、空气能供暖三种选择一种)。

蔬菜大棚取暖的方法还是有很多的,但是首先要保证室内温度和湿度,给秧苗提供有效的生长环境。

毕竟是在几千平米的车间需要花费不少的采暖器,还要易于清洗,不然诺大的空间,还有机器工作,容易堆积灰尘,因为是蔬菜大棚嘛,打扫起来也麻烦,而高频焊翅片管采暖和光排管采暖正是人们所需要的。工业翅片管暖气片是近几年开发研制的一种由翅片管、光管插接焊为一体的散热效能高、承压高、节能的一种暖气片,它的规格型号分为40--114不等,主要使用于温室、大型厂房车间、办公一体车间、车站、机场、煤矿,由于管径粗,容水量大,散热量高,外围翅导热效果好,是一般散热器散热量的几倍甚至几十倍,能在成本上大大节约,是众多工业取暖的理想选择。

太阳能技术的应用

建筑和城市规划

阳光影响了建筑设计建筑史的开始。先进的太阳建筑和城市规划的方法,是最早被希腊人和中国人所采用,他们的建筑面向南方给人们提供光明和温暖。

农业和园艺业

农业和园艺业,为了优化植物生产力而致力于优化太阳能的捕获。采用的技术,如定时种植周期,量身定制的行方向,交错行和混合的植物品种之间的高度可以提高农作物的产量。虽然阳光被普遍认为是一个丰富的资源,例外情况突出显示太阳能能源以农业的重要性。

温室大棚将太阳光转换为热能,实现不是天生就适合当地气候的(在封闭的环境中)特种作物其他植物的生长和全年的生产。

交通运输

在澳大利亚举办的世界太阳能挑战赛,太阳能车例如Nuna3横跨3,021 km(1,877 mi)从达尔文市到阿德莱德市的比赛路程。

自1980年代以来,一个太阳能汽车的发展一直是工程目标。世界太阳能车挑战赛是每半年以太阳能为动力的汽车比赛中,来自高校和企业的团队竞争横跨澳洲中部的3,021 km(1,877 mi),从达尔文市到阿德莱德市的比赛路程。在1987年,成立时,获奖者的平均车速为67千米每小时(42英里每小时),并在2007年获奖者的平均时速已提高到9087千米每小时(5646英里每小时)。北美太阳能车挑战赛和计划中的南非太阳能车挑战赛是相媲美的比赛,反映出在太阳能车的设计和开发的国际关注。

有些汽车使用太阳能电池板为辅助电源,例如用于空调,保持汽车内凉爽,从而减少燃油消耗。

1975年,第一艘实用的太阳能船被建造于英国。到1995年,客轮整合光伏电池板开始出现,并且现在广泛使用。在1996年,堀江谦一作出第一次利用太阳能动力的太阳能船穿越太平洋,和在2006-2007年冬季sun21双体船作出第一次利用太阳能动力的太阳能船穿越大西洋。在2010年有计划作环球航行。

在1974年,无人驾驶AstroFlight SunRise飞机作第一次太阳能飞行。在1979年4月29日,Solar Riser作出太阳能动力的,完全控制的,载人的飞行器的第一次飞行,高度达到40英尺(12米)。

光热转换

现代的太阳能科技可以将阳光聚合,并运用其能量产生热水、蒸汽和电力。集热式太阳能(Solar Thermal)。原理是将镜子反射的太阳光,聚焦在一条叫接收器的玻璃管上,而该中空的玻璃管可以让油流过。从镜子反映的太阳光会令管子内的油升温,产生蒸气,再由蒸气推动涡轮机发电。除了运用适当的科技来收集太阳能外,建筑物亦可利用太阳的光和热能,方法是在设计时加入合适的装备,例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。在适当地点,太阳能的长期使用成本已经接近甚至低于传统的化石燃料。

①太阳能热水器

太阳能热水系统利用太阳光来加热水。在较低的地理纬度(低于40度)从60%到70%的生活热水可以使用太阳能加热系统提供温度高达60°C的热水。最常见的类型的太阳能热水器真空管集热器(44%)和玻璃平板集热器(34%),一般用于生活热水;还有无釉的塑料收集器(21%),主要用于加热游泳池。

截至2007年,太阳能热水系统的总装机容量约为154吉瓦(GW)。中国是世界的领先者,在截至2006年他们已经安装了70吉瓦(GW),并且部署了在2020年安装210吉瓦(GW)的长远目标。以色列和塞浦路斯是在人均使用量上面的领先者,超过90%的家庭使用太阳能热水系统。在美国,加拿大和澳大利亚占主导地位的应用是加热游泳池,在2005年太阳能热水应用的装机容量为18吉瓦(GW)。

②加热,冷却和通风

在美国,暖通空调(英语:Heating, Ventilation and Air Conditioning,简称:HVAC)系统占用商业楼宇使用的的能量30%(465 EJ),和在住宅建筑近使用的能源的50%(101 EJ)。太阳能加热,冷却和通风技术可用于抵销了这些能量的一部分。

③水处理

太阳能可用于蒸馏处理盐水或半咸水使其可成饮用水。这种应用的首次记录是在16世纪的阿拉伯炼金术士。首先构建一个大型的太阳能蒸馏项目于1872年在智利的矿业城市拉斯维加斯萨利纳斯(Las Salinas)。该工厂有4700平方米的太阳能集热面积,每天可产生高达22,700升淡水,并经营了40年。

④烹饪

太阳灶利用太阳光蒸煮,干燥和杀菌消毒。它们可分为三大类:箱灶具,面板灶具和反射灶具。最简单的太阳灶是箱灶具,首先由奥拉斯-贝内迪克特·德索叙尔在1767年建造。一个基本的箱灶具包括一个用透明盖子的隔热容器。它可以有效地在局部阴天使用,通常温度将可达90-150 °C

⑤热处理

太阳能聚光技术,如抛物面碟形,槽形及Scheffler反射器可为商业和工业应用提供工业用热。

蒸发池是通过蒸发作用浓缩溶解固体的浅水池。使用蒸发池的从海水中获得的盐是太阳能最古老的应用之一。现代应用包括浓缩浸矿用卤水的解决方案和从废物流中除去溶解固体。

通过蒸发作用由风和阳光的晾衣绳,晾衣架晾衣服不消耗电力或煤气。在美国的一些州,有立法保护衣服的“晾干的权利”。

光伏转换

光伏转换又称太阳能光伏。太阳能板是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置,几乎以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体太阳能电池组合。由于没有活动的部分,故可以长时间操作而不会导致任何损耗(薄膜太阳能电池会有光衰退的现象)。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源,较大的光伏系统可为房屋照明,并为电网供电。

太阳能板可以制成不同形状,而又可并联、串联,以产生更多电力。近年,天台及建筑物表面开始使用光伏组件,被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分,这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。

①聚光太阳能热发电

聚光太阳能发电(CSP)系统使用透镜或反射镜和跟踪系统,把大面积的阳光聚焦到一个小光束。然后将集中的热量用作常规发电厂的热源。广泛存在聚光技术,最发达的技术是抛物槽,集中线性菲涅尔反射镜,斯特林盘和太阳能发电塔。跟踪太阳和光线聚焦用了各种技术。在所有这些系统中,工作流体被聚光的太阳光加热,然后将其用于发电或能量存储。

②太阳能光伏

一种太阳能电池或光伏电池(PV),是一种利用光伏效应将光转换成电流使用的装置。于1880年代,第一个太阳能电池由查尔斯Fritts(Charles Fritts)构造。

太阳化学

太阳能的化学过程利用太阳能来驱动化学反应。

光伏农业作为一种新兴的农业形式,在农业领域得到了广泛应用,涵盖了种植业、林业、畜牧业、渔业等,最常见的就是农业光伏温室大棚。此种模式已经成为当下的一个热点方向。

光伏农业概念

广义上讲,光伏农业就是将太阳能发电广泛应用到现代农业种植、养殖、灌溉、病虫害防治,以及农业机械动力等领域的一种新型农业。它以薄膜太阳能设施农业一体化并网发电站为核心,集薄膜太阳能发电,农业光电子工程应用推广,现代农业种植和养殖、加工和综合利用,农业种植和养殖技术交流推广,人才培训、观光农业、农产品物流等功能于一体。光伏农业将太阳能发电、现代农业种植和养殖、高效设施农业相结合,可以说,光伏农业是一场实现农场变工厂、田间变车间的生产方式的变革。

光伏农业前景

我国是农业设施大国,已建成的农业设施总面积4109万公顷,其中塑料大棚占46%,日光温室占25%,小拱棚等占29%。农业设施面积已持续增长三十余年,近年来增速放缓,但过去已建成的农业设施大部分已年久失修,进入改造和翻新阶段,未来光伏农业有巨大的市场潜力。

首先,光伏是国家新能源发展的重要方向,而分布式光伏是其重中之重。将设施农业与分布式光伏有效结合不仅可以开拓光伏市场在农业领域的蓝海,也可以提高农业种植的科技含量,增加业主收入。

同传统农业相比较,光伏农业的土地利用率高,使用寿命长,耐候性强,对农业高效规模化有很强的示范作用,并且可以应用在高附加值的观光旅游和生态农业领域,为业主带来更高的投资回报率。将来畜牧业的发展也将由粗放型向现代化和集中型转移,高科技管理的猪牛羊鸡鸭舍,让牲畜和家禽有了很好的生长空间,由于一次性的高投入,屋顶装设分布式发电设施,成为畜牧业一个新的收入来源,同时也可以实现园区的节能。渔光互补项目也是近年来层出不穷的应用模式之一。

其次,国家正持续大力支持光伏扶贫工作,已正式将光伏农业纳入光伏扶贫范畴,建立国家统筹、地方配套、银行支持、用户出资等多种资金筹措机制,鼓励和支持贫困地区因地制宜开展光伏农业扶贫,使贫困人口能直接增加收入。

光伏产品应用

■太阳能杀虫灯相比于传统农药,太阳能杀虫灯最大的好处是取代农药或少用农药,可保证食品安全。

同时,市场上的此类产品已经具有时控、雨控、光控、全天候智能化管理等功能,除了普通电源产品外,有些高科技公司还开发出一体化野外太阳能照明杀虫灯、室内便携式照明杀虫杀蚊灯等产品,极大地方便了农民进行病虫害防治。

■新型太阳能生态农业大棚这种技术将太阳能光伏发电系统、光热系统及新型纳米仿生态转光膜技术综合嫁接到传统温室大棚上,达到增效增收的效果。

■太阳能光伏养殖场这是将现代清洁能源工程与传统养殖事业相结合,在养殖场屋顶建设光伏电站,用以改造和提升传统畜牧养殖业并提供绿色能源的一种全新尝试,同时其推广和普及也能在提升新能源利用水平方面起到积极作用。

■新型农村太阳能发电站这是一种以村为单位分享光伏发电系统的创新型商业尝试,在每一个村庄建设一个光伏电站,服务三农。考虑到太阳能发电技术在新农村建设中具有较大的应用发展空间,未来这类产品将大有可为。

■太阳能污水净化系统现在,农村的环境污染日益严峻,污水是其中一大问题。太阳能污水净水系统在将太阳能转化成热能、电能后再有效地运用于污水处理工艺中,在这个过程中,基本没有二次污染和能耗转移。

■农用太阳能小产品如太阳能手电筒、太阳能马灯、太阳能充电器、太阳能照明灭蚊灯等。这些产品可为偏远的无电、缺电地区的农民提供极大的生活便利。

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