Умное управление светом может удешевить вертикальные фермы
Вертикальные фермы (интенсивное выращивание растений в закрытых помещениях) — перспективный способ обеспечить продовольствием мегаполисы, пустыни и регионы с суровым климатом. Однако их широкое внедрение сдерживают высокие затраты на электроэнергию, в основном на освещение.
Учёные предлагают решить проблему с помощью динамического управления условиями среды, а не поддержания их постоянными. Ключевая переменная — свет: его интенсивность и спектр можно менять в зависимости от потребностей конкретной культуры и стоимости электроэнергии.
Оптимизация освещения
- Моделирование: Авторы создали модель «умного» освещения, которая стабилизирует способность растений к фотосинтезу в течение дня, но снижает затраты. Алгоритм оптимизации показал возможность сократить расходы на электроэнергию на 12% без ущерба для фиксации углерода растениями, просто варьируя интенсивность света.
- Эксперименты: Тесты на листовых культурах (например, шпинате) подтвердили, что изменение интенсивности света — даже по нерегулярному графику — не оказывает негативного влияния на рост растений.
Будущие задачи
Для масштабирования технологии необходимо решить несколько проблем:
- Масштабирование решений: Многие предложения проверены только на уровне одного растения, но не на уровне всей фермы.
- Динамический контроль других параметров: Потенциал для экономии есть и в адаптивном управлении температурой, потоком воздуха и уровнем CO2.
- Сенсоры и модели: Фермерам понадобятся подходящие инструменты для мониторинга и корректировки среды.
- Создание новых сортов: Необходимы культивары, специально выведенные для вертикальных ферм, с акцентом на питательные и вкусовые качества, а не на устойчивость при транспортировке.
«В вертикальной ферме все условия роста можно точно контролировать... Однако техническая возможность поддерживать их постоянными не означает, что это лучшее решение. Внедрение динамического контроля может существенно снизить энергопотребление и его стоимость, повысив рентабельность и устойчивость вертикальных ферм», — пояснил старший автор статьи профессор Лео Марселис.