Новый свет для АПК

Новый свет для АПК
Алексей Жуков
Опубликовано в №3 (131), март

Светодиодные технологии — будущее искусственного освещения. Они позволяют создавать эффективные, долговечные и управляемые светильники. Главным недостатком технологии пока остается ее относительно высокая стоимость. В сельском хозяйстве выгоды от внедрения светодиодного освещения не ограничиваются энергосбережением. Эксперименты и практика в различных странах мира свидетельствуют, что источники света с заданными характеристиками могут влиять на развитие, устойчивость и продуктивность животных и растений. Каковы же перспективы и реальные возможности применения светодиодного освещения в отечественном АПК?

Компактнее, экономичнее, ярче

Светодиоды (LED) обладают неоспоримыми преимуществами по сравнению с традиционными лампами накаливания, газоразрядными и люминесцентными источниками. Световая отдача (количество света в люменах (лм), получаемое от 1 Вт потребляемой электроэнергии) LED-светильников, представленных на мировом рынке, составляет не менее 80 лм/Вт. Государственное предприятие «Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси» уже выпускает устройства с показателем на уровне 85-100 лм/Вт и готовит к производству светильники со светоотдачей 105-115 лм/Вт. Лучшие решения зарубежных производителей достигли уровня 120 лм/Вт. Для сравнения: люминесцентные лампы обладают световой отдачей 60–100 лм/Вт, а лампы накаливания — около 10-15 лм/Вт. Светодиодные источники в 8–10 раз эффективнее ламп накаливания и превосходят люминесцентные.

LED-светильники характеризуются незначительным тепловыделением, могут иметь малые размеры, безопасны в использовании. Кроме того, они экологически чистые: в отличие от газоразрядных люминесцентных ламп и других приборов не содержат ртути.

Еще одно достоинство светодиодного освещения — его долговечность. Срок службы таких устройств исчисляется десятками тысяч часов, иначе говоря, их можно не менять годами. По этому показателю они превосходят лампы накаливания в десятки и сотни раз, а люминесцентные — в 4–16 раз. Указанное преимущество особенно важно там, где частая замена источников света сопряжена с трудностями и большими затратами (высокий подвес, удаленность и т. п.).

Риски новой технологии

Светодиод выделяет достаточно много тепла по сравнению со своими размерами. Для охлаждения требуются относительно крупные и эффективные радиаторы. Питаются светодиоды, как правило, постоянным током низкого напряжения, около 3 В. Кроме того, светодиоды чувствительны к качеству электрического питания. Поэтому для их работы требуется вторичный источник питания со стабилизированным током.  Также необходима защита от бросков напряжения, грозовых разрядов и т. д. Это довольно серьезные проблемы применения светодиодов, однако они решаемы. Качество и долговечность LED-светильников в значительной степени зависит от того, какие блоки питания используются, как реализовано охлаждение.

— Сегодня на рынке ТС, да и других стран присутствует немало низкокачественных светодиодных светильников, защита в которых не реализована на должном уровне. Естественно, эта продукция самая дешевая. Нередко она приобретается на тендерах, где главным параметром является цена. В итоге закупленная светотехника достаточно быстро выходит из строя, что может дискредитировать технологию, хотя качественный светодиодный светильник может работать 45 тыс. ч и более, — отметил директор ГП «Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси» Юрий Трофимов.

Не разочароваться в современной технологии поможет грамотный выбор светотехники. Необходимо больше внимания обращать на характеристики светильников. Помимо параметров блока питания, охлаждения, для неспециалистов есть и неочевидные моменты. Светодиодные источники света чувствительны к количеству циклов включения/выключения. Часто недорогие решения могут проработать положенное количество часов, но способны выдержать ограниченное число циклов — 400–500. В то же время ведущие производители светотехники этого типа гарантируют до 20 тыс. включений/выключений. Поэтому на современном этапе не лишним будет выборочный технический контроль. На базе центра светодиодных технологий функционирует аккредитованная испытательная лаборатория, которая может провести техническую оценку светотехнического изделия и предоставить экспертное заключение.

Также стоит обращать внимание на цену. По словам Юрия Трофимова, сегодня качественная техника стоит не менее 3–4 центов/лм. Цены на светодиоды снижаются по мере совершенствования технологий производства. За последние три года они упали в четыре раза. Развивается производство LED-ламп прямой замены, которые можно использовать вместо люминесцентных или ламп накаливания.

Для дорог и морозилок

Светодиодные технологии в первую очередь востребованы там, где требуется снижение эксплуатационных расходов, причем не только затрат на электроэнергию, но и на обслуживание. Главными клиентами производителей LED-светильников оказались железная дорога, муниципалитеты, промышленные предприятия. Когда вместо 500-ваттного прожектора на сортировочной станции можно задействовать светильник, потребляющий 50 Вт, который к тому же будет безотказно работать до десяти лет, выгода замены очевидна, даже несмотря на стоимость новой светотехники. Сегодня в мире установлено порядка 1–3 % уличного LED-освещения. Лидером является Тайвань, где сосредоточены основные производители светодиодов. В этой стране с помощью новых технологий освещается 15–20 % улиц. В Беларуси уровень проникновения пока намного ниже.

В Европе и США светодиодное освещение активно используется в производстве продуктов питания. 98 % мясокомбинатов внедрило новую технологию в морозильных цехах. Светодиодные светильники в отличие люминесцентных не содержат ртуть и отлично работают при отрицательных температурах до минус 40 °С.  Морозильному оборудованию нет нужды компенсировать нагрев ламп накаливания, что позволяет экономить не только на освещении, но и сокращать затраты энергии на производство холода.

Тепличные перспективы

Намного интереснее выглядят перспективы применения новой технологии в тепличном хозяйстве. По своей природе светодиоды излучают в диапазоне от 350 до 750 нм. Сегодня есть возможность очень точно подбирать спектральную характеристику источника света для оптимизации искусственного освещения с целью повышения продуктивности Комбинация светодиодов с различной длиной волны позволяет создавать те или иные условия освещенности, необходимые для получения растительной продукции нового качественного уровня. Например, ограничение спектра позволило голландским цветоводам выращивать в теплицах розы на длинном стебле. Для растения созданы условия, аналогичные нижнему ярусу леса — растение вытягивается.

Различный спектральный состав освещения в закрытом грунте дает возможность влиять на характер развития растений, усиливая те или иные признаки. Так была решена проблема ломкости лепестков герберы. При выращивании лекарственных растений специально подобранное светодиодное освещение применяется для повышения концентрации действующих веществ в цветках, плодах или корневищах.

Всего в мире LED-освещение используется примерно на 700 га закрытого грунта. Производители специального света уже создали профильную ассоциацию и намерены продвигать свои решения на рынок.

В январе 2012 года на Уманском тепличном комбинате (Украина) была введена в строй первая в мире теплица на светодиодах промышленного масштаба. 60 га закрытого грунта освещаются 1 230 светодиодными модулями и 870 натриевыми светильниками «Philips». Ранее на предприятии проводился эксперимент на площади 10 га. В официальном сообщении «Philips» говорится о приросте урожайности на 20 г/м2 при использовании светодиодной подсветки.

Исследования в этом направлении ведутся и в Беларуси. ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси» и ГП «Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси» в течение нескольких лет выращивают различные культуры, в том числе томаты в фитотронах — замкнутых системах без доступа естественного освещения. Светодиодное освещение помогло значительно сократить расход энергии по сравнению с люминесцентными фитолампами. Комбинация натриевых источников света и LED-подсветки со специально подобранным спектром позволила увеличить урожайность томатов на 15–20 % по сравнению с натриевыми газоразрядными лампами, которые наиболее часто используются в отечественном тепличном хозяйстве. Энергопотребление находилось примерно на одинаковом уровне. Однако результаты этих опытов пока нельзя переносить в производство: в фитотронах нет естественного освещения, а следовательно, экономические расчеты далеки от реальности. Следующим этапом исследований должен стать выход из фитотронов в традиционный закрытый грунт, где также можно рассчитывать на хороший результат. Специалистами ГП «Центр светодиодных и оптоэлектронных технологий НАН Беларуси» ведется разработка специализированных светодиодных облучателей, как по заданиям ГНУ «Институт экспериментальной ботаники им. В. Ф. Купревича НАН Беларуси» для научно-исследовательских целей, так и для применения в теплицах.

***

Сегодня в белорусском АПК светодиодные технологии можно смело применять для освещения территорий общего пользования, мехдворов, ферм, цехов, офисных или бытовых помещений. Уровень развития производства LED-светильников, в том числе прямой замены, в нашей стране и за рубежом уже позволяет решать эти задачи. Энергосберегающий эффект не подлежит сомнению, однако сдерживающим фактором внедрения может стать его стоимость. Цены на светодиоды постоянно снижаются, и в течение ближайших пяти лет они могут стоить дешевле люминесцентных и газоразрядных источников света.

Необходимо отметить, что сегодня LED-элементы находят применение в специализированных источниках. На рынке присутствуют комбинированные светильники, в которых люминесцентная лампа освещает животноводческие помещения в дневное время, а ночная красная подсветка реализована с помощью светодиодов.
 

Другие материалы рубрики
GEA представила умные технологии для молочного скотоводства
Опубликовано в №12 (176), декабрь

На прошедшей выставке EuroTier-2016 огромный интерес посетителей вызвала представленная GEA концепция умных технологий для молочного скотоводства. 

Уборка под контролем. Информационно-управляющие системы новых комбайнов «ПАЛЕССЕ»
Анатолий Комков
Опубликовано в №11 (163) ноябрь

В последние годы холдингом «Гомсельмаш» созданы новые модели комбайнов, которые по производительности занимают верхние ступени модельных рядов зерноуборочной и кормоуборочной техники «ПАЛЕССЕ». Речь идет...

Готовь комбайн с осени
Александр Клочков,
Опубликовано в №11 (163) ноябрь

Роль зерноуборочного комбайна остается весьма значительной. За относительно небольшой период произошла переориентация c моделей ростовского производства на отечественные машины. При этом не удалось избежать ошибок, а поиски...

Точность посева — перспектива современного земледелия
Александр Клочков, Алексей Анищенко
Опубликовано в №4 (168), апрель

EuroTier-2014: техника и менеджмент
Алексей Жуков
Опубликовано в №12 (152), декабрь

Животноводство — это не только ферма, но и работа в поле, заготовка кормов, утилизация отходов и многие другие операции, которые невозможны без механизации. Значительную часть экспозиции EuroTier-2014 составила...

Дискатор: важное орудие весенней посевной
Александр Клочков
Опубликовано в №3 (167), март

В силу ряда причин не все поля были вспаханы на зябь. Возможное раннее наступление весны и дефицит в почве влаги заставляют искать альтернативные энерго- и влагосберегающие технологии весенней обработки почвы. При этом наиболее...

Комментарии
Войти как