Новые методы для более устойчивого сельского хозяйства с системами возобновляемой энергии

Исследование, проведенное учеными из Энергетического института, предложило новую энергосистему для «умной фермы» в Южной Корее, которая может сократить выбросы, предоставляя план для более устойчивых методов ведения сельского хозяйства.

Предложенная система снижает выбросы CO₂ почти на 90% по сравнению с традиционными системами на основе ископаемого топлива.

Система, предложенная в исследовании, фокусируется на декарбонизации сельскохозяйственного сектора путем внедрения гибридной децентрализованной энергосистемы на основе возобновляемых источников энергии для умной фермы в Южной Корее. Ее цель — удовлетворить энергетические потребности фермы, минимизируя углеродный след.

Исследование стало результатом сотрудничества ученых из Университета Шеффилда, Корейского института промышленных технологий, Университета Танты и Университета Халла.

Энергосистема состоит из солнечных панелей, тепловых насосов, резервуаров для хранения тепловой энергии и котла на древесных гранулах. Система оценивалась с использованием почасовых метеорологических данных для обеспечения точности и надежности.

Результаты показали, что предложенная гибридная энергосистема поддерживает среднесуточную температуру внутри фермы на уровне 23,9°C в течение всего года со стандартным отклонением 2,16°C.

С точки зрения воздействия на окружающую среду, исследование демонстрирует, что гибридная система значительно сокращает выбросы CO₂, достигая снижения до 88,94% по сравнению с традиционными системами на основе ископаемого топлива. Эти результаты предлагают комплексную оценку низкоуглеродной гибридной энергосистемы, применимой, в частности, к теплицам в Южной Корее и аналогичных регионах.

Однако было установлено, что эксплуатация такой системы обходится дороже, то есть она не может конкурировать по стоимости с традиционными энергосистемами без субсидирования. Основные первоначальные затраты связаны с солнечными панелями и биомассовым котлом, а операционные расходы в основном зависят от стоимости сырья для биомассы.

Исследование, опубликованное в International Journal of Energy Research, также подчеркивает, что для повышения устойчивости системы могут быть интегрированы технологии переработки отходов в энергию, такие как газификация и биометанирование, а также различные технологии хранения энергии.

Предлагая надежный проект и оценку системы возобновляемой энергии, исследование показывает положительное влияние, которое может быть оказано на энергетический переход в сельскохозяйственном секторе.

Профессор Мохамед Пуркашанян, директор Энергетического института Университета Шеффилда и соавтор статьи, сказал: «Производство продуктов питания к 2050 году должно удвоиться, чтобы прокормить растущее население мира, поэтому жизненно важно минимизировать воздействие интенсификации производства на окружающую среду. Мы рады, что это международное сотрудничество показывает влияние, которое переход на систему возобновляемой энергии может оказать на сокращение выбросов в сельском хозяйстве.

Оно также служит ярким примером того, как подобные системы могут быть приняты другими для снижения выбросов, связанных с сельским хозяйством. Хотя очевидно, что эти системы потребуют субсидирования, чтобы конкурировать по стоимости с более традиционными системами на основе ископаемого топлива».

Вон Ян, ведущий исследователь Корейского института промышленных технологий и один из соавторов статьи, сказал: «Это исследование показывает обнадеживающий результат: интеграция традиционных энергосистем с возобновляемыми источниками энергии может оптимальным образом способствовать достижению нулевых выбросов.

Ключевую роль сыграла цифровизация энергосистемы, что означает, что этот метод может быть применен к различным энергосистемам в нескольких отраслях промышленности. Хотя до достижения нулевых выбросов в промышленном секторе еще далеко, я верю, что это совместное исследование может помочь сократить путь к достижению этой цели».