环保又经济 “太阳能+”在农业供暖领域的实现方式

发布于 2022-05-18 14:09



在我国北方地区,农业温室大棚普遍需要采用一定的取暖方式来保持适宜作物生长的室内温度。而在现代化农业发展推动下,我国温室大棚供暖设备已经逐渐摒弃传统烧散煤、烧秸秆等不环保、不节能的供暖方式,更为新型的供暖技术设备开始在农业领域应用。


太阳能+供暖技术的五种实现方式

太阳能作为一种易得的可再生能源资源,以光热和光电利用等多种形式应用于农业领域采暖,但太阳能本身具有间断性,太阳能供暖系统在阴雨天或太阳辐射较少的时间段难以利用,成本竞争力存在不确定性,制约其在全国的广泛应用。为优化太阳能采暖系统,进一步满足温室大棚采暖的环保和经济性要求,基于太阳能利用的“太阳能+其他能源设备”的复合式供暖方式开始出现,并且已经在我国多地落地开花。本文就农业领域主要应用的几种“太阳能+”供暖技术方案进行梳理。


太阳能设施农业跨季度储供热技术

01

太阳能+空气源热泵

太阳能+主动蓄热技术主要应用于日光温室设施农业。
日光温室是节能日光温室的简称,是一种在室内不加热的温室,通过后墙体对太阳能吸收实现蓄放热,维持室内一定的温度水平,以满足蔬菜作物生长的需要,而通过建设墙体蓄热层,可实现太阳能的昼夜转移,实现夜间供暖的需求。

02

太阳能+短期储热系统

作为储能领域中非常重要的组成部分,具有高安全、高效能、高收益、寿命长、容量大、材料环保等诸多优点,可有效弥补太阳能间歇性缺点,高收益、高安全性、高效能的储热设备和系统与太阳能供暖系统耦合是规模化太阳能利用和推广的关键,光伏+储热、光热+储热的供暖模式已在农业领域广泛实践。
储热分为显热储热、相变储热和热化学储热,目前水蓄热、固体蓄热、熔盐蓄热等几种常见蓄热技术均在农业领域实现应用。

03

太阳能+地源热泵

与空气源热能类似,太阳能联合地源热泵系统是太阳能和低品位热源通过热泵联合利用的方式之一。地源热泵低品位能源的加入可克服太阳能受天气影响严重的缺点,使运行更稳定,也可在一定程度上解决单一热源热泵的技术缺陷。

04

太阳能+主动蓄热

太阳能+主动蓄热技术主要应用于日光温室设施农业。
日光温室是节能日光温室的简称,是一种在室内不加热的温室,通过后墙体对太阳能吸收实现蓄放热,维持室内一定的温度水平,以满足蔬菜作物生长的需要,而通过建设墙体蓄热层,可实现太阳能的昼夜转移,实现夜间供暖的需求。


05

太阳能+设施农业土壤跨季度储热

太阳能设施农业土壤跨季度储供热技术是将春夏秋三季的太阳能储存起来,在冬季用于大规模区域性集中采暖和热水供应,是国内外最先进的太阳能集中供热新模式,可以有效解决太阳能在时间、空间上的供需匹配,最常用的跨季节蓄热方式为土壤地温蓄热,以内蒙古天之风科技代表的“太阳能设施农业土壤跨季度储供热技术”科研成果已在农业领域应用。

该技术是对太阳能的高效捕获及光热转化装置,本套系统采用了一种可用于设施农业土壤跨季度储供热的,具有自动除霜功能的槽式复合多曲面太阳能聚光集热装置,并获专利授权(专利号:201720341791.3),该专利技术属于太阳能设施农业土壤跨季度储供热系统核心技术,系统具有聚光集热效率高(≥45%)、自动除霜、无需对日跟踪、平均集热能力达3kWh/㎡?d等特点。对该项目支撑的授权国家发明专利还包括:聚光加热式太阳能土壤灭菌杀虫装置(专利号:201510723989.3)和聚光回热型土壤消毒修复装置(专利号:201511001106.4)。
本系统运行利用高效的太阳能空气集热器,产生温度大于60℃的高温空气,然后将此高温空气送入地下,加热地下土壤,将热能储存起来,可以储存20~40天左右。系统在9月份即可以开始收集热能,不断地加热地下土壤,把热能用温室下面的土壤储存起来,留到冬季寒冷季节使用,实现热能的跨月甚至跨季度储存。

太阳能设施农业土壤跨季度储供热技术的优势

1.有效解决北方地区冬季温室大棚地温增温问题。

2.有效解决北方地区冬季温室大棚种植茄果类作物增产问题。

3.缓解冬季温室大棚湿度,减少病虫害,提高经济效益。

4.产品环保、绿色无污染、运行环保无公害、智能化运行。增加北方冬季作物选种及种植范围,缓解北方冬季果蔬供应压力。


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