농업 및 온실 난방에 PVT 적용 연구: 현대 농업을 위한 "따뜻한 방어선" 구축을 위한 기술 강화

농업 및 온실 난방에 PVT 적용 연구: 현대 농업을 위한 "따뜻한 방어선" 구축을 위한 기술 강화

현대 농업의 발전 과정에서 온도는 작물 생장, 수확량, 품질에 영향을 미치는 핵심 요소 중 하나이며, 특히 온실 재배 모델에서는 난방 시스템의 안정성, 에너지 효율, 친환경성에 대한 요구가 더욱 높습니다. 기존의 온실 난방은 주로 석탄, 가스 보일러 또는 전기 난방 장비에 의존해 왔습니다. 이러한 난방 장비는 높은 에너지 소비, 높은 운영비, 그리고 높은 탄소 배출량이라는 문제점을 안고 있을 뿐만 아니라, 에너지 공급 변동에 취약하고 작물의 다양한 생장 단계에 필요한 온도를 정확하게 맞추기 어렵습니다. 이러한 배경에서, "발전 + 난방"이라는 고유한 이중 기능을 갖춘 태양광-열 통합 기술(Photovoltaic-Thermal, 약칭 PVT)은 점차 농업 및 온실 난방의 문제점을 해결하는 핵심 기술로 자리매김하며, 현대 농업의 녹색 전환과 효율적인 발전에 새로운 동력을 불어넣고 있습니다.

PVT 기술의 핵심 원리는 전통적인 태양광 발전 구성 요소를 기반으로 흡수층, 열전달 매체 채널 및 단열층을 통합하여 "태양 에너지는 한 번 입력되고 전기와 열은 동시에 출력된다"는 고효율 이용 모드를 달성하는 것입니다. 태양광 구성 요소는 온실의 조명, 환기 및 물과 비료 관개 장비의 전력 공급 요구를 충족하기 위해 태양 에너지를 전기로 변환합니다. 흡수층은 태양광 구성 요소의 발전 과정에서 발생하는 폐열을 흡수합니다(태양 에너지의 약 60%-70%는 열 에너지로 변환되어 전통적인 태양광 구성 요소에서 낭비됨). 이 열을 물과 공기와 같은 열전달 매체를 통해 온실 난방 시스템으로 전달하여 작물 성장을 위한 안정적인 열원을 제공합니다. 전통적인 난방과 독립형 태양광 시스템의 "분리 적용"과 비교했을 때, PVT 기술의 에너지 종합 이용률은 30% 이상 향상되어 태양광 부품의 고온으로 인한 발전 효율 저하 문제를 해결할 뿐만 아니라 전통적인 난방의 높은 에너지 소모와 높은 오염의 단점을 피할 수 있어 "에너지 절약, 환경 보호, 효율 향상"이라는 현대 농업의 발전 이념에 완벽하게 부합합니다.

농업에서 PVT 기술의 적용은 온실 시나리오에 국한되지 않지만 대규모 현장 심기의 단열재, 가축 및 가금류 번식의 난방, 저장에서 농산물의 보존과 같은 여러 링크로 확장되어 "재배 끝"에서 "스토리지 엔드"에 이르기까지 농업 생산에 대한 완전한 프로세스 보호를 제공합니다. 대규모 현장 심기에서 겨울의 저온과 북부 지역의 봄의 차가운 스냅은 밀과 옥수수와 같은 작물의 출현 속도와 스트레스 저항을 제한하는 주요 문제입니다. 전통적인 냉간 보호 조치는 주로 플라스틱 필름을 덮고 냉동 방지제를 분무하는 데 의존하며, 이는 제한된 효과가 있으며 대규모로 홍보하기가 어렵습니다. 그러나 PVT 시스템은 "전기 구동 + 열 공급"의 조합 모드를 통해 필드의 매장 가열 파이프에 연속 열을 제공하여 토양 온도를 10-15 ℃에서 안정화시킬 수 있으며, 이는 작물 발아에 적합합니다. 동시에 발전 기능을 사용하여 토양 수분 센서 및 자동 관개 장비에 전력을 공급하여 "온도 조절 + 정확한 관리"통합을 달성합니다. 2023 년 PVT 대규모 현장 난방 시스템을 도입 한 후, 기본의 봄 밀 출현 속도는 전년도 82%에서 95%로 증가했으며, MU 당 평균 수율은 12% 증가했으며, 겨울 난방 기간 동안 석탄이 소비되지 않았으며, 겨울 난방 기간 동안 석탄이 소비되지 않았으며, 약 80 톤의 운영 비용을 감소시키지 못했습니다. "생산 증가, 에너지 절약 및 탄소 감소"의 이점.

가축 및 가금류 육종 분야에서 안정적인 온도는 생존율, 가축 및 가금류의 성장률 및 질병 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 돼지의 적합한 성장 온도는 28-32 ℃이며 병아리의 경우 33-35 ℃이다. 전통적인 번식 가열은 주로 석탄 스토브와 열풍 스토브를 사용합니다. 이는 온도 변동이 큰 것 (오류는 ± 5 ℃에 도달 할 수 있음)뿐만 아니라 일산화탄소 및 먼지와 같은 오염 물질을 쉽게 생성하여 가축 및 가금류에서 호흡기 질환의 위험을 증가시킵니다. 양식 시나리오에서 PVT 시스템의 적용은 "중앙 난방 + 구역 온도 제어"의 설계를 통해 다양한 양식 지역 (육종 실, 소개실, 살인 실, 살 텐더 룸)의 온도 요구 사항에 따라 난방 강도를 정확하게 조정할 수 있으며, 동일한 시간에 온도 제어 팬, 청정 장비를 창출하고, 매력적으로 공급하는 데있어 전력 공급 기능을 사용하여, 동일한 시간을 활용하고, "ventil geector, and and and" 양식 환경. 산동에있는 대규모 돼지 농장의 데이터에 따르면 PVT 가열 시스템을 도입 한 후 돼지의 생존율은 90%에서 98%로 증가했으며, 돼지의 시장성 기간은 7 일만큼 단축되었으며 연간 석탄 소비는 150 톤 감소했습니다. 번식 워크샵의 먼지 농도는 60%감소했으며 질병의 발생률은 35%감소했습니다. 이것은 번식 비용을 줄일뿐만 아니라 가축 및 가금류 제품의 품질을 향상시켜 녹색 번식에 대한 기술 지원을 제공했습니다. 온실 재배의 핵심 시나리오에서 PVT 기술의 적용은 "사용자 정의, 정밀성 및 장기 효과"의 장점을 보여주었습니다. 다양한 작물 (야채, 과일, 꽃)의 성장주기 및 온도 요구 사항에 따라 성숙한 가열 용액이 형성되었습니다. 온실 재배의 핵심 통증 지점은 다른 작물과 다른 성장 단계에 대한 온도 요구 사항의 유의미한 차이에 있습니다. 예를 들어, 토마토 묘목에 적합한 온도는 20-25 ℃이며 결실 기간 동안 25-28 ℃로 올라 가야한다. 성장 기간 동안 Phalaenopsis에 적합한 온도는 18-25 ℃이며, 개화 기간 동안 20-22 ℃에서 안정화되어야한다. 기존의 난방 시스템은 "구역 및 시간 기반"정밀한 제어를 달성하기가 어렵고, 특히 추운 겨울 지역에서는 운영 비용이 높으며, 온실 가열 비용이 총 재배 비용의 30% -50%를 차지할 수 있습니다. PVT 온실 가열 시스템은 "태양 광 전원 공급 장치 + 폐열 가열 + 에너지 저장 피크 면도"를 통해 3 인원 설계를 통해이 문제를 완벽하게 해결합니다. 첫째,이 시스템은 지붕에 설치된 PVT 구성 요소를 통해 태양 에너지를 전기로 변환하여 조명, 물 및 비료 통합 기계 및 순환 팬과 같은 온실 장비의 실시간 전력 수요를 우선시합니다. 나머지 전기는 밤이나 흐린 날에 사용하기 위해 배터리에 저장되어 "과도한 전기가 저장된자가 생성 및 자체 사용"을 달성하여 구매 한 전기의 소비를 줄입니다. 둘째, PVT 성분에 의해 생성 된 폐열은 물 순환 시스템을 통해 온실 내부의 방열판, 묻힌 파이프 또는 팬 코일 장치로 운반되어 온실의 안정적인 열원을 제공합니다. 동시에 온도 센서는 온실의 내부 온도를 실시간으로 모니터링합니다. 온도가 설정 값을 초과하면 시스템은 가열 강도를 자동으로 줄이고 단열수 탱크에 과도한 열을 저장합니다. 온도가 설정된 값보다 낮을 때, 시스템은 저장된 열을 자동으로 방출하여 온실의 온도 변동이 ± 1 ℃ 내에 제어되어 작물의 성장 요구 사항과 정확히 일치합니다. 마지막으로, 겨울에 불충분 한 조명 및 열 공급 문제를 해결하기 위해이 시스템은 소량의 보조 가스 가열 장비 (매우 추운 날씨에만 활성화 됨)와 연결되어 "보충제"모드와 같은 주요 보조 난방 "모드로서 에너지 소비를 최소화합니다. 예를 들어 Jiangsu에서 스마트 온실 딸기 심기 기지를 취한 기지는 2022 년에 총 5,000 평방 미터의 PVT 온실 가열 시스템을 구축하여 지붕에 2,000 평방 미터의 PVT 구성 요소를 설치하여 "전력 생성 + 난방"의 자율주기를 달성했습니다. 데이터에 따르면 겨울철 시스템의 일일 전력 생성은 800kWh에 도달하여 온실 장비의 전력 수요를 완전히 충족시킬 수 있으며 나머지 전기는 밤에 사용하기 위해 에너지 저장 배터리에 저장 될 수 있습니다. 평균 일일 열 공급은 12,000 MJ에 도달하여 22-25 ℃에서 온실 온도를 안정화시켜 딸기 과실 기간의 온도 요구 사항을 완전히 충족시킵니다. 기존 가스 가열과 비교할 때 기본은 가스 소비를 연간 2,000 입방 미터 줄이고, 난방 비용을 45%낮추고, 딸기 당 평균 수율을 18%증가시키고, 과일 단맛을 1.5%포인트 향상시킵니다. 또한 연간 약 1.8 톤의 탄소 배출량을 줄여 "경제적 이익, 환경 적 이점 및 사회적 이익"의 통일을 달성합니다. 또한 온실 난방에 PVT 기술의 적용에도 장점이 있습니다.