Быстрый рост производства аквакультуры требует больших расходов энергии. Согласно Hornborg и Ziegler (2014), к 2050 году потребление энергии аквакультурой достигнет 10700 миллионов гигаджоулей. С развитием технологии и механизации, фермы потребляют все больше электричества и топлива на земле, в озерах, реках и океане. Среди статей расходов производства, энергия занимает основное место, затем следуют расходы на корм, профилактика заболеваний, заработная плата и топливо.

Солнце выделяет энергию в форме электромагнитного излучения, которое с помощью современных технологий можно перевести в используемую термальную или электрическую энергию. Чаще всего для перевода солнечной энергии в электричество применяют фотовольтаические панели. Затем электричество обеспечивает домашние нужды (освещение, телевидение, питание стиральной машины и т.д.), охлаждение и обогрев. Солнце, с точки зрения влияния на климат и эмиссию углекислого газа, считается одним из наиболее чистых источников энергии.

Введение

Существует несколько способов эффективного использования солнечной энергии на фермах аквакультуры. Один из них заключается в интеграции солнечных панелей. Например, их установка на поверхности пруда и генерация излишек электричества и реализация его на рынке. В тоже время, панели могут обеспечивать тень для рыбы и эффективно использовать пространство. Однако высокие капитальные затраты доступны не всем фермерам.

Вторая опция предусматривает запитывание насосов и аэраторов от солнечных панелей, либо непосредственно, либо опосредованно. Хот я история использования фотовольтаического оборудования короткая, она показала преимущества. В удаленных областях в отсутствии электроэнергии, солнечная генерация становится способом повышения интенсивности аквакультуры.

Интеграция фотовольтаической панели с водным насосом или другим оборудованием устраняет необходимость вести кабель от источника к потребителю. Питание от солнца снижает операционные расходы производства, особенно в областях, где электроэнергия дорогая. Стоит отметить, что большинство фотовольтаических устройств имеет высокий срок службы, поэтому амортизационные расходы относительно низкие. Наконец, оно экологически чистое и снижает вред для среды.

В таблице 1 обобщены сведения об устройствах, питаемых от солнечных панелей и распространенных в аквакультуре. К их числу относятся аэраторы, насосы, кормораздатчики, системы мониторинга качества воды.

Аэратор	Мобильные солнечные аэраторы (лопастные, импеллерного типа, воздушно-струйные )	Мощность: 750-2200 Вт Площадь: 500-8000 м2 Продуктивность: >1.1-2.0 кг O2/час
	Волновые аэраторы	Мощность: 280-1500 Вт Площадь: 200-5000 м2 Продуктивность: >0.35-1.95 кг O2/час
	Генератор озона	Мощность: 280-1500 Вт Площадь: 200-5000 м2 Продуктивность: 10 г/час
	Система регулирования осадка в пруду	Мощность: 200-300 Вт Радиус нагрузки: 10-20 м Глубина пруда: 1-2 м
Водяной насос	Водяной насос	Мощность: 150-15000 Вт Макс.динамическое давление: 200 м
Кормораздатчики	Кормораздатчики	Макс.загрузка: 400 кг

1. Системы аэраторов

Аэраторы распространены на фермах. Их устанавливают в прудах, садках и резервуарах для повышения содержания растворенного кислорода в воде. Питаемые от солнечных панелей аэраторы могут быть лопастными, импеллерного типа, волновыми, воздушно-струйными.

С точки зрения производительности, аэраторы потребляют от 750 до 2200 Вт и обеспечивают 2.0 кг O2в час и каждый аэратор насыщает кислородом площадь до 8000 м2. Кроме того, продвинутые версии производят 10 г озона в час и при этом аэрирует воду.

2. Водяные насосы

Водяные насосы, вторые по распространенности, питаемые от солнечных панелей устройства. Они имеют различный размер и тип (поверхностные и погружаемые насосы). Мощность насосов варьирует от 150 Вт до 1500 Вт, и на максимальной мощности они поднимают уровень жидкости до 200 метров. Недавние улучшения позволяют насосам работать даже в условиях низкой освещенности.

3. Кормораздатчик

Автоматические кормораздатчики также подключаются к солнечным панелям. Они располагаются на дамбах пруда, либо на поплавках. Корма подаются в сухом виде, форме гранул. Наиболее мощные модели кормораздатчиков вмещают 400 кг в резервуаре.

4. Датчики

Питаемые от солнечных панелей датчики позволяют проводить мониторинг качества воды и погодных изменений в реальном времени, и на основе этого реагировать. С их помощью регистрируют различные параметры, включая pH, температуру, концентрацию растворенного кислорода и мутность. Кроме того, данные о погодных условиях также можно регистрировать, включая температуру, интенсивность освещения, скорость ветра и частоту дождей.

5. Использование в офисе, на складе и холодильниках

Для снабжения офисных и домашних приборов, компьютеров, освещения, кухонного, климатического оборудования также подойдут стандартные фотовольтаические панели, установленные на ферме. Это повышает условия труда и жизни работников в удаленных районах. Охладительные системы, холодильники и кондиционеры, потребляют большое количество энергии. Вероятно, что более важно, морозильники, холодильники и холодильные камеры являются необходимым компонентом производственной цепочки. Многие аквакультурные фермы имеют такое оборудование для обеспечения высокого качества, безопасности продукта для конечного потребителя.

Как в офисе, так и дома, холодильное оборудование можно питать от солнечных панелей через трансформатор.

Важно принять решение о подключении фотовольтаических панелей к национальной энергетической системе. В первом случае, изолированная система в течение дня использует солнечную энергию, а ночью питается от аккумуляторов. С другой стороны, при подключении к общей энергосистеме, в течение дня излишки энергии продают в сеть, а ночью покупают из нее. Изолированную систему организуют в удаленных районах, где отсутствует общая сеть.

Однако аккумуляторы очень дорогие, и интеграция с национальной сетью обходится дешевле. Но некоторые муниципалитеты не позволяют организовывать независимые источники генерации электричества, иными словами запрещают продавать излишки энергии. Более того, если крупная сеть теряет мощность, ферма также ощущает нехватку мощности и подвержена масштабным отключениям электричества.

Решение является компромиссом проектных затрат и экономии для конкретной местности и ферм. Технологии солнечной генерации энергии по-прежнему ограничено в аквакультуре. Это связано с высокими затратами, требованиями по обслуживанию и механические характеристики. Кроме того, солнечная генерация лучше работает в областях с высоким уровнем освещенности. Это исключено в областях крайних широт, районах с высокой облачностью.

К счастью, технологии не стоят на месте. Фактически, стоимость солнечных панелей снизилась на 50% за последнее десятилетие.

——

Kang Li, Xinhua Yuan. Solar Energy to  Power Sustainable  Aquaculture  Development. Fao. Aquaculture News. №65. May 2022