Как приручить солнце

Установка солнечных панелей на опытном участке. В будущем они позволят вырабатывать электроэнергию прямо на хмельниках Чувашии. Фото ЧувГУ

Фото ЧувГУ

Доктор технических наук, заведующий кафедрой робототехники и прикладной механики Сергей ВАСИЛЬЕВ

Инновационная агровольтаическая система облегчит выращивание влаголюбивого хмеля, одновременно используя солнечную энергию модулей отечественного производства. Разработка системы — совместный проект ученых Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова и инженеров новочебоксарского завода по производству солнечных модулей “Хевел”.

Сейчас в Чувашском госуниверситете тестируют собственную агровольтаическую систему для выращивания хмеля. Группа аспирантов под руководством доктора технических наук, заведующего кафедрой робототехники и прикладной механики Сергея ВАСИЛЬЕВА трудится над проектом автономного хмельника. Его оборудование работает на энергии от солнечных панелей. Ученый рассказал нам, как же будет выглядеть агропредприятие будущего.

Повышая КПД 
“Агровольтаика — это перспективный способ совместить выращивание различных культур с выработкой электроэнергии при помощи солнечных панелей. Они затеняют растения, решая проблему засушливых регионов и сезонных засух, экономят воду для полива, аккумулируют электроэнергию, позволяют использовать ее на благо предприятия. И даже продавать. Растения же охлаждают панели своим испарением, повышая их КПД. За границей, кстати, лет десять назад стали появляться такие опыты. Однако в растениеводстве технология пока не так часто применяется, а в хмелеводстве, можно сказать, мы первопроходцы”, — отметил Сергей Васильев.
Актуальность проводимого в ЧувГУ исследования объясняется глобальным потеплением. Из-за жары и засухи у хмеля замедляется рост лоз, в шишках может нарушаться синтез альфа-кислоты. Не обошла эта проблема и Чувашию.
“За последние годы заметно выросла среднегодовая температура. Хмельники страдают от глобального потепления повсюду: и в Европе, и в России. Наша разработка особенно может пригодиться в Краснодарском крае, где летом бывает экстремальная жара. Однако и в средней полосе агровольтаической системе найдется применение: у нас в республике лето всё чаще выдается жарким и засушливым”, — пояснил Сергей Васильев.

Научная задача
Излишнее затенение может повредить выработке “альфы”, как и палящее солнце. Найти решение и просчитать, как хмель будет развиваться, получая большие или меньшие “дозы солнца”, — научная задача, которую ставят перед собой Сергей Васильев и его коллеги.
“Хмель — растение влаголюбивое, предпочитающее небольшое затенение. В природе он растет в оврагах и вдоль речек, там, где прохлада и хорошая влажность. При этом тень должна быть оптимальной. Мы замеряем концентрацию альфа-кислоты, что дает понимание, как солнечные панели над хмельником влияют на качество хмеля. Замеряем и урожайность, зеленую массу и длину лозы. Оказалось, что затененные лозы дали на 5% меньше шишек, но, возможно, это произошло в рамках погрешности. Для получения более точного результата нужно оборудовать солнечными панелями больший участок. Потому следующей весной планируем в поселке Опытный Цивильского округа, в Чувашском научно-исследовательском институте сельского хозяйства, где проводим эксперимент, установить уже более 10 солнечных панелей”, — поделился Сергей Васильев.

Вместе с партнерами
По расчетам сотрудников ЧувГУ, агропредприятие может стать в ближайшем будущем на 90% автономнее в использовании электричества. Панели сэкономят 30% воды для орошения хмельника, снизят выбросы углекислого газа.
“Мы работаем над проектом автономного хмельника, который можно будет расположить вдали от электросетей. Агровольтаическая система сократит применение ручного труда, которого так много требуется для возделывания хмеля, и поможет ввести в эксплуатацию электромашины. Например, дроны для опрыскивания, насосы, электрические тракторы. Такие выпускает Чебоксарский завод силовых агрегатов (ЧЗСА). Всё это можно заряжать при помощи солнечных панелей”, — считает Сергей Васильев.
Вместе с аспирантами он подсчитал: для зарядки аккумулятора трактора производства ЧЗСА потребуется десять панелей и пять-шесть часов даже при условии небольшой облачности. Заряда хватит на весь день работы машины.
Выработка электроэнергии держится близко к пиковым значениям с марта по сентябрь, в тот период года, на который приходится основной объем работ. С октября по февраль установка переходит в так называемый энергосберегающий режим.
“Автономный хмельник может быть экономически выгодным вложением для агропредприятий, если панели монтируются на этапе закладки насаждений. В этом случае хмельник должен окупиться за восемь лет. Примечательно, что вся разработка довольно недорогая и выгодная для использования именно в условиях хмельника, а не поля, ведь панели можно монтировать на действующие шпалеры. В случае с другими культурами источником дополнительных затрат будет установка специальных столбов. Кроме того, мы просчитывали экономику и пришли к выводу, что установить панели при закладке хмельника будет проще и дешевле, чем на действующие насаждения”, — отметил Сергей Васильев.