近期,笔者参与了一些设施农业光伏和零碳项目工作,其中有两个核心问题需要解决,其一是投资方和业主方关于土地租金的承担和算账差异所产生的争议,这个是造成成交难的主因;其二,则是大棚上方建光伏对作物光照的影响问题,这个比较复杂,也没有像样的算法和数据支撑,所以也可能会成为业主漫天要价的因素之一。
我们对农业大棚上建光伏,特别是作物种植的大棚(也包括养殖大棚),进行了研究和常识,实际上当下破解决光线问题的核心思路已从简单的“遮光”转变为“精准控光”。目前已经有两套相对成熟的“技术组合拳”可以从设计、材料和智能控制等层面来解决。
第一套,优化设计与材料。有三个思路:
一是调整光伏板间距与布局:合理拉开光伏板间距可显著改善采光。例如,将组件间距从0增至60厘米,南屋面采光率能提升6.7个百分点。也可采用活动式设计,让光伏板按需移动来调整遮光面积。
二是选用半透明光伏板:使用透光率可调的组件。新型半透明有机太阳能电池已能做到40%的透光率与15.5%的光电转换效率并存;在光合有效辐射波段(PAR,400-700纳米),部分半透明板的透光率甚至可达85%-95%。
三是改造棚顶结构:采用“光伏板+温室专用玻璃”组合,将直射光转为更均匀的漫射光。或用“阴阳棚”结构,阳棚种喜阳果蔬,阴棚种喜阴作物,这个方法虽然有效,但业主方不一定接受。
第二套,增设智能补光系统。利用光伏发电驱动棚内的LED植物补光灯,在光照不足时精准补光。先进的系统还能根据作物需求,智能调节光的波长、强度和时间。
据此还有两个思路,一是种植策略调整,可以尽量选种耐阴品种:这是最根本的措施之一,例如生菜、菌菇等本身就适合在较弱光照下生长。再就是是培育高附加值作物:利用精准环境控制,种植高价值作物或进行反季节种植,以提升经济收益。
二是增设智能跟踪与动态调控。这包括:一方面安装追光系统,光伏板像“向日葵”一样自动调整角度,在保证发电的同时,让更多阳光照射到作物上;二是引入环境控制系统,实时监测光照、温湿度,自动调控补光灯、通风等设备,为作物创造最佳生长环境。
补光问题如果能够得到有效解决,也是农业大棚种植高附加值产品的一次升级机会。我们在参与内蒙等地的设施农业大棚立体种植方面(比如牧草和中草药立体种植),也发现强光控和温控的作物不仅收获周期会大大缩短,其产出效果也会好很多。
当然,在成本上要控制好,既要让投资方和业主都能在各自算账的基础上找到好的平衡点,又能切实解决好光照之类的长期问题,不然会产生纠纷,遗患无穷。
知榷小编认为,解决光线问题已不是单一技术能完成的,而是需要结合结构设计、材料科学、智能控制和精准农业的系统工程。从经济效益看,一个设计优良的光伏大棚投资回收期通常在4-9年之间。建议朋友们根据种植的果蔬品种、当地气候条件和投资预算,组合选择最适合的方案。