Новое решение для энергоэффективного освещения теплиц – от студентов ЛЭТИ

Новое решение для энергоэффективного освещения теплиц – от студентов ЛЭТИ

В Санкт-Петербургском государственном электротехническом университете «ЛЭТИ» разработали проект светодиодной фитолампы с цифровым управлением, которая позволит повысить эффективность выращивания сельскохозяйственных культур.

14.02.2020 933

Новое решение для энергоэффективного освещения теплиц предложили студенты кафедры фотоники факультета электроники СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Романович и Полина Димашова. Разрабатываемая ими фитолампа на основе светодиодов позволяет добиться оптимального спектрального состава облучения на разных этапах роста растений и малых энергозатрат при ее использовании.

«В регионах, где естественного освещения недостаточно для оптимизации роста растений, используются дополнительные источники света. Каждое растение требует определенного режима освещения в зависимости от его типа и стадии вегетации. Наша фитолампа может эффективно применяться для освещения фитоценоза в теплицах, обеспечивая возможность реализации практически идеального спектра излучения для каждого растения».

Студентка ФЭЛ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Мария Романович

На сегодняшний день на рынке существуют различные типы фитоламп не только на основе светодиодов, но и на основе натриевых и ртутных ламп. Однако все они имеют ряд недостатков: это высокое энергопотребление, высокое тепловыделение, неэффективный спектральный состав излучения, высокая стоимость, статический спектр излучения. Преимуществами разрабатываемой в ЛЭТИ фитолампы станут энергоэффективность, цифровое управление, низкое тепловыделение и возможность регулирования спектрального состава в зависимости от типа сельскохозяйственной культуры. Лампа будет содержать каталог программ освещения, составленный на основе полученных результатов исследований.

«Каталог программ освещения фитолампы создается согласно составу химических веществ растений, отвечающих за преобразование световой энергии в химическую. К таким веществам относятся хлорофилл А и В, которые могут присутствовать в различных количествах в зависимости от вида растения и условий выращивания. Процессу производства энергии могут также способствовать вспомогательные пигменты, такие как каротиноиды, фикоцианины и другие. Каждое растение имеет различное соотношение хлорофилла А, В, каротиноидов, что свидетельствует о том, что для определения наиболее эффективного спектрального состава излучения для конкретного растения необходимо опираться на это соотношение. Правильно подобранный спектральный состав может стимулировать оба хлорофилла, что увеличит урожай растений».

Студентка ФЭЛ СПбГЭТУ «ЛЭТИ» Полина Димашова

Выращивание растений в теплицах особенно актуально для средних и северных районов России. В таких условиях возникает недостаток света для растений. Светодиодная фитолампа позволит повысить скорость роста растений и их урожайность в условиях отсутствия естественного освещения. Применение агропромышленным комплексом инновационных фитоламп приведет к сокращению затрат на электроэнергию, что является актуальной проблемой в сельском хозяйстве, поскольку они определяют значительную часть ценообразования сельскохозяйственной продукции.

Сегодня основные исследовательские работы проводятся совместно с ООО «Естественные технологии» (Группа компаний ВитаЛиква).

«В связи с продолжительным производственным циклом, природными рисками и сложностью автоматизации биологических процессов, сфера сельского хозяйства является одной из самых привлекательных в части инновационного подхода и внедрения цифровых технологий. Перспективы роста производительности обширны. Мы приветствуем решения и инициативы экспертов научной сферы и готовы совместно внедрять современные агротехнологии на предприятиях».

Генеральный директор ООО «Естественные технологии» Андрей Гребенкин

Разработка студентов поддержана заведующим кафедрой, профессором Сергеем Анатольевичем Тарасовым. Сейчас студенты под руководством доцентов кафедры фотоники Ивана Анатольевича Ламкина и Дмитрия Николаевича Редьки разрабатывают макет фитолампы. В ближайшее время научная группа планирует привлечение к проекту тепличных хозяйств Ленинградской области с целью проведения исследований непосредственно в теплицах и демонстрации действия разработки заинтересованным крупным потребителям продукции фитоламп. При поддержке партнеров ООО «Естественные технологии» и Группы компаний ВитаЛиква планируется расширить географию проекта до промышленных комплексов Краснодарского края.

Проекты Марии Романович «Разработка энергоэффективного светодиодного фитоизлучателя с изменяемым спектром излучения» и Полины Димашовой «Разработка интеллектуального аппаратно-программного светодиодного комплекса "Lucerna" для решения задач агрофотоники» поддержаны грантом Фонда содействия инновациям как победитель конкурса «УМНИК-Цифровая Россия. Санкт-Петербург» в 2019 году. Разработка находится в русле нацпроекта «Наука» и соответствует приоритетам научно-технологического развития РФ в области перехода к высокопродуктивному и экологически чистому агрохозяйству.