"Умные" теплицы могут резко сократить расходы на электроэнергию

Новая система освещения для теплиц, подключенная к интернету, может значительно снизить счета фермеров за электричество, как показало исследование учёных из Университета Джорджии.

Опубликованное в журнале Plants, исследование продемонстрировало, что система прогнозирующего управления освещением может оптимизировать свет для растений, предсказывая солнечную активность и включая лампы только при необходимости. Данные показали, что фермеры могут сократить расходы на электроэнергию в теплицах на 33% за счёт оптимизации освещения.

В дождливые или облачные дни растения получают дополнительную искусственную подсветку. Хотя это эффективно, такие лампы могут быть дорогими, неэффективными и потреблять огромное количество электроэнергии. Согласно отчёту Министерства энергетики США за 2017 год, на садоводческое освещение ежегодно тратилось электроэнергии на $600 млн.

"Когда на рынке впервые появились светодиодные лампы, они дали нам возможность управлять освещением теплиц на уровне, который раньше был невозможен", — сказал профессор Марк Ван Ирсел. — "В то время много исследований было посвящено оптимизации самих ламп, но почти никто не работал над интеллектуальным управлением системой освещения".

"Электроэнергия, используемая для освещения, составляет от 10% до 30% стоимости эксплуатации теплицы", — отметил Ван Ирсел. — "Наше исследование началось с идеи, что, если мы сможем снизить эти затраты, то очень быстро повлияем на эффективность и устойчивость теплиц".

Команда исследователей разработала новую систему освещения, которая может снизить потребность теплицы в электроэнергии, не вредя растениям.

Магистрант Ширин Афазли создала систему управления, использующую датчики для измерения текущих погодных условий, а аспирант Саханд Мошарафиан и доцент Джавад Мохаммадпур Велни разработали алгоритмы прогнозирования освещённости. В совокупности система может предсказать количество солнечного света в будущем. Это позволяет ей оптимизировать освещение внутри теплицы и давать растениям правильное количество света.

Поскольку теплицы в основном используются зимой и весной, команда протестировала свою систему в оба сезона. Оба эксперимента показали снижение затрат при сохранении роста растений, но новая система оказала большее влияние весной. Она сократила расходы на 33% весной, но только на 4% зимой. Система обеспечивает наибольшую экономию, когда светит солнце. Поскольку зимние дни короче, лампы должны работать чаще.

По словам исследователей, фактическая экономия средств может быть ещё выше. Их эксперименты предполагали фиксированную стоимость электроэнергии, но в реальном мире фермы сталкиваются с переменным ценообразованием. Команда уже запрограммировала систему для учёта этой переменной и планирует опубликовать будущие исследования, показывающие более высокие показатели экономии.

В 2017 году Ван Ирсел стал соучредителем стартапа Candidus, основанного на его исследованиях эффективного освещения теплиц. Компания создаёт улучшенные системы управления освещением для теплиц.