03.16 浅析光伏农业大棚中影响农作物产量的光线因素

1 应用原理

1) 太阳光分析

太阳光发射分析图

由上图知道太阳光入射到地球表面包括:紫外线、可见光及红外线。

紫外线占 7% (改变植物物质结构,具有破坏性)

可见光占 71% (提供照明、供植物光合作用)

红外线占 22% (产生热能)

2)农作物所需光源

农作物光合作用示意图

各波段太阳能发射光功能分布

由上表可知:

1)太阳光谱在280 ~ 315nm时,对植物形态与生理过程的影响极小;

2)太阳光谱在315 ~ 400nm时,植物对叶绿素吸收减少,影响光周期效应,阻止植物茎伸长;

3)太阳光谱在400 ~ 520nm(蓝光)时,植物对叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大,对光合作用影响最大;

4)太阳光谱在520 ~ 610nm时,植物对色素的吸收率不高;

5)太阳光谱在610 ~ 720nm(红光)时,植物对叶绿素吸收率低,对光合作用与光周期效应有显著影响;

6)太阳光谱在720 ~ 1000nm时,吸收率低,刺激细胞延长,影响开花与种子发芽;

7)太阳光谱大于1000nm时,太阳能将转换成为热量。

非晶硅单结薄膜透光组件光谱透过率

因此太阳光谱在400 ~ 520nm(蓝光)和太阳光谱在610 ~ 720nm(红光)这两个区间最有利于植物生长。为了增加植物所需要的光谱,可以采用两种方式:屋顶薄膜太阳能电池板和普通透明白玻璃间隔排列;采用LED灯补充植物需要的光谱,达到植物生长的光环境。同时,非晶硅薄膜太阳能组件发电需要的主要光谱为 600nm,对紫外线几乎不透过,能有效阻挡紫外线对植物的生长影响。发电的同时确保植物光合作用有效进行,并起到有效的保温作用。

2.光伏发电效益

一部分对棚内设施供电,多余部分可以并网出售或蓄电池储存夜间使用。

3、光伏农业大棚仍需改进

光伏大棚的建设提高了土地利用率,在一定的土地空间上,光伏农业大棚实现了农业作物经济和能源发电效益的“双赢”;同时温室大棚与屋顶技术相结合的光伏大棚,不仅可以保证棚内设施的正常运转,还可以储存雨水、雪水等循环利用,是集低碳、节能、环保、旅游于一身的新型高科技农业生态建设项目,实现了农民、企业、政府的“多赢”局面。但是目前光伏产品与农作物生产相结合关键技术不成熟,配套设施不完善及运营保障技术不到位,建设成本太高,这都是光伏农业大棚亟待解决的问题。

光伏大棚项目符合国家产业政策,利用新能源,促进了能源结构调整及节能减排,推进了新农村的建设。光伏农业大棚的建设势在必行。