zpravodajství životního prostředí již od roku 1999

Výroba svetla a tepla v pestovateľských objektoch zvýši potravinovú a energetickú bezpečnosť (3)

18.01.2019
Energie
Zemědělství
Výroba svetla a tepla v pestovateľských objektoch zvýši potravinovú a energetickú bezpečnosť (3)

 Pokračování předchozího článku

Užitočná elektrina vyrobí potraviny

Aplikovateľnosť navrhnutého systému v pestovateľskom objekte je možné zovšeobecniť bez ohľadu na geografickú polohu a klimatické podnebie. Umožňujú to tieto tri kľúčové vlastnosti riešenia:

  • integrované tri zdroje pre organický život (svetelný zdroj LED, výmenník tepla a ventilátor),
  • možnosť voľby spôsobu využitia generovaného odpadového tepla z LED svetelných zdrojov (fúkaný teplý vzduch alebo teplo v pracovnej kvapaline),
  • schopnosť odovzdať privedenú tepelnú energiu (teplo/chlad).

Zovšeobecnením navrhnutého multifunkčného systému je možné vyvodiť komplexné a efektívne riešenie pre intermitentnú vlastnosť fotovoltických elektrárni a veterných turbín. Rýchla výkonová odozva a regulovateľnosť LED svetelného zdroja v plnom rozsahu zabezpečujú ideálne vlastnosti dopytovo regulovaného elektrického spotrebiča - tzv. ,,Demand & Response". Svetelná časť podporí proces fotosyntézy rastlín v pestovateľských objektoch. Získaná tepelná časť sa efektívne využije podľa aktuálnej potreby. Teda na priame vykurovanie (tepelná bariéra), predhrievanie pre hlavný zdroj tepla, prípadne sa naakumuluje a využije vo večerných hodinách.

Možnosť celoročne využívať generované odpadové teplo z osvetlenia garantuje vysokú energetickú efektívnosť riešenia. Aktívne kvapalinové chladenie LED polovodičovej súčiastky, zabezpečí jeho vyššiu technickú životnosť. Dlhodobá udržateľnosť pre komplexné riešenie je totiž kľúčovým faktorom. Náhle zmeny výroby fotovoltických elektrárni môžu byť bezpečne a efektívne riešené. Na každý technický problém treba hľadať riešenie v jeho presných protikladoch. V energetike je na neriadenú spotrebu (človek) a neriadenú výrobu (intermitentné OZE) riešením ich presný protiklad - riadený spotrebič.

Z pohľadu problému fotovoltických panelov, ktoré vyrábajú elektrinu zo svetla je presným protikladom umelý svetelný zdroj. Fotovoltické elektrárne predstavujú zdroj elektrickej energie s najvýznamnejším uplatnením v budúcnosti. Je preto nutné hľadať správne riešenie, ako im umožniť bezpečnú aplikáciu vo veľkom. Bez toho, aby nebola dostatočne a včas vyriešená ich intermitentná vlastnosť sa nedá predpokladať, že ,,zodpovedný energetik" z tábora blackoutistov dovolí ich masovú aplikáciu.

Správne využitie pestovateľských objektov má svoje opodstatnenie, aby bolo možné efektívne spotrebovať ,,prebytočnú" elektrinu, ktorá predstavuje najvyššiu hrozbu - blackout. Jej premena na energiu v potravinách a na biomasu má pre človeka najvyššiu zmyselnosť a pridanú hodnotu.

Synergia prírodného a umelého svetla má celospoločenský prínos

Principiálna podstata pestovateľských objektov spočíva vo využívaní duálneho energetického potenciálu prírodného zdroja svetla - slnka. Využiť optimálnym spôsobom teplo z umelých svetelných zdrojov tak predstavuje synergiu. Tú je možné vnímať celoročne z pohľadu deň - noc, ako aj z pohľadu leto - zima. Čím vyšší je dopyt po teple kvôli klesajúcej sile slnečného žiarenia, tým je vyššia potreba umelého osvetlenia a aj vyššia produkcia generovaného odpadového tepla z umelých svetelných zdrojov. Potrebné celkové množstvo vykurovacieho tepla v zime je nižšie v prípade navrhnutého riešenia, a to vďaka synergickému efektu svetla a účinnej aktívnej tepelnej bariéry. Multifunkčná vlastnosť navrhnutého riešenia spočíva v tom, že dokáže pracovať s viacerými formami energií. Napríklad umelé osvetlenie, odpadové teplo, vykurovacie teplo, chlad a prúdenie vzduchu. Potrubná a káblová infraštruktúra umožňuje použitie vhodných OZE, aby sa nákladovo efektívne zohľadnila geografická poloha a klimatické podmienky pestovateľského objektu.

Aplikácia navrhnutého multifunkčného riešenia v pestovateľských objektoch predstavuje takú reformu v poľnohospodárstve, ktorá predlží dobu ročnej produkcie ovocia a zeleniny v krajine. Odstráni sezónny charakter pestovateľskej činnosti a problémy s periodickým náborom zamestnancov. Poklesne finančný náklad na dopravu z ďalekých krajín (palivo, colné poplatky, poplatky za emisie, recyklácia dopravných prostriedkov, a podobne). Vďaka vyššej úrovni energetickej efektívnosti sa znížia náklady na celoročnú prevádzku pestovateľského objektu. Koncová cena zdravých potravín poklesne, čím sa zvýši ich dostupnosť a konzum. Širšie spektrum bežných ľudí bude konzumovať zdravšie potraviny. Zvýši sa priemerná dĺžka života obyvateľstva. Ak by nastala uvedená situácia, narastie dopyt po potravinách. To znamená, že svet potrebuje a vždy bude potrebovať energeticky efektívne pestovateľské objekty. Decentralizáciou zdrojov v energetike je možné a predovšetkým nutné viac decentralizovať aj produkciu potravín, čím sa zvýši úroveň potravinovej nezávislosti a bezpečnosti.

Celospoločenské dopady v prípade zavedenia novej multifunkcie tzv. ,,Mesled"

Energetika

Vyššie energetické využitie osvetľovacích sústav - celoročné využívanie generovaného odpadového tepla z LED zdrojov.

Bezpečnosť pri nasadzovaní intermitentných zdrojov OZE - efektívny spotrebič prebytočnej elektrickej energie.

Vyššia efektívnosť solárnej technológie a tepelných čerpadiel - predhrievanie pracovného média odpadovým teplom z LED

Spoľahlivosť a udržateľnosť umelých zdrojov svetla - účinná metóda aktívneho kvapalinového chladenia.

Priemyselná sféra

Štandardizovaný systém stropného chladenia - integrovaný výmenník tepla a ventilátor v multifunkčnom zariadení.

Energetická efektívnosť - tepelný výkon umelého LED osvetlenia predstavuje 3,6 W/m2 [5]

Energetická efektívnosť v budúcnosti - paralelný rast energetických úspor s rastúcou úrovňou automatizácie [6]

Vyššia požiarna bezpečnosť - aktívny odvod generovaného odpadového tepla z osvetľovacej sústavy.

Jediné potrebné technické vybavenie - zabezpečenie celoročnej svetelnej pohody, tepelnej pohody a výmeny vzduchu.

Poľnohospodárstvo

Vyššia decentralizácia produkcie ovocia a zeleniny - lepšia dostupnosť zdravých potravín pre bežného obyvateľa.

Vyššia zamestnanosť - odstránený sezónny charakter pestovateľských aktivít.

Bezpečné pestovanie v lete a efektívne v zime - eliminované negatívne dopady globálneho otepľovania.

Použitá literatúra

[1] F. Janíček, I. Daruľa, J. Gaduš, E. Regula, M. Smitková, Ľ. Polonec, J. Ľudvík, J. Kubica, M. Michalík, M. Bindzár, "Obnoviteľné zdroje energie 1 Technológie pre udržateľnú budúcnosť", 2009, ISBN 978-80-89402-04-5.

[2] P. Dušička, M. Hutňan, F. Janíček, V. Kutiš, J. Murín, J. Paulech, M. Perný, V. Šály, P. Šulek, I. Šurina, ,,Obnoviteľné zdroje energie II BIOMASA - SLNKO - VODA", 2014, ISBN: 978-80-89402-68-7.

[3] Z. Kováč, ,,Energetický multifunkčný modul a energetický multifunkčný systém". Zapísaný úžitkový vzor č.8104, podľa prihlášky PUV 50003-2017.

[4] Z. Kováč, F. Janíček, "Waste lighting heat generation as the key process to design the only technical device needed in interiors", 12-ty ročník medzinárodnej vedeckej konferencie ELEKTRO 2018, máj 2018.

[5] Z. Kováč, F. Janíček, R. Dubnička, ,,Potential of usable waste heat generated from LED light sources in industry", medzinárodná vedecká konferencia, ENERGETIKA 2018, jún 2018.

[6] Z. Kováč, F. Janíček, J. Kubica, ,,Ako svetlo a teplo využiť v budovách budúcnosti", EUROSTAV 9/2018.

Autoři:

Zoltán Kováč, Juraj Kubica, František Janíček, Miriam Szabová, Kristián Slovák, Peter Káčerik

MESLED ENERGY, s.r.o.

Slovenská technická univerzita v Bratislave, Fakulta elektrotechniky a informatiky,
Ústav elektroenergetiky a aplikovanej elektrotechniky

Komentáře k článku. Co si myslí ostatní?

Další články
Chystané akce
31
5. 2019
31.5.2019 - Seminář, školení
21
6. 2019
21.6.2019 - Seminář, školení
27
9. 2019
27.9.2019 - Seminář, školení
25
10. 2019
25.10.2019 - Seminář, školení
31
10. 2019
31.10.2019 - Seminář, školení
Praha, Konferenční centrum VŠCHT, Kolej Sázava
Podněty ZmapujTo
Mohlo by vás také zajímat
Naši partneři
Složky životního prostředí