Systém z Fakulty chemickej a potravinárskej technológie STU otvára dvere projektom zameraným na dátovú analytiku a optimalizáciu.
Doktor Peter Bakaráč so solárnym panelom a skleník VESNA. Zdroj: FCHPT STU v Bratislave
V rámci bakalárskeho študijného programu riadenie procesov študenti a mladí vedeckí pracovníci z Ústavu informatizácie, automatizácie a matematiky (ÚIAM) na Fakulte chemickej a potravinárskej technológie STU (FCHPT STU) spolupracujú na vývoji inteligentného ekologického skleníka s názvom VESNA. Skleník dokáže regulovať osvetlenie, vlhkosť a teplotu podľa potrieb rastliny, pričom sa tieto veličiny dajú riadiť aj pomocou telefónu na diaľku. Už viac ako štvrť roka sa inteligentný skleník dokonca napája z obnoviteľných zdrojov energie.
Doktor Peter Bakaráč zhotovil modulárnu nosnú konštrukciu, nainštaloval solárny panel a zabezpečil príslušnú elektroinštaláciu k batériovému úložisku. VESNA tak otvára ďalšie možnosti na zaujímavé projekty zamerané na dátovú analytiku a optimalizáciu napájania batériového úložiska z obnoviteľných zdrojov energie.
Projekt VESNA v roku 2021 spoločne založili mladí výskumníci z ÚIAM docent Juraj Oravec a doktor Peter Bakaráč a odvtedy do vedeckých a pedagogických aktivít projektu integrujú študentov a kolegov. S Petrom Bakaráčom a Jurajom Oravcom sme sa rozprávali o ekologickom fungovaní skleníka a pripravovaných zlepšeniach.
Inteligentný ekologický skleník VESNA, ktorý pomáha riadiť umelá inteligencia, vývojári škálujú. Zdroj: STU v Bratislave
Aký je optimálny uhol a pozícia solárneho panelu na Slovensku?
Optimálny uhol a pozícia panelu sú veľmi dôležité pre efektívne využívanie solárnej energie. Vždy je potrebné zohľadniť konkrétne špecifiká danej lokality, pretože nežiaduci tieň môže zásadne znížiť výkon solárneho panelu. Optimálny uhol sklonu panelu sa v priebehu roka mení, preto je pre statickú inštaláciu vhodné uvažovať o rozmedzí medzi 30 a 35 stupňov, aby panely zachytili maximum slnečného žiarenia počas celého roka.
Pri tom by solárne panely mali byť orientované na juhovýchod alebo juhozápad, aby zachytili čo najviac slnečného žiarenia počas celého dňa. V neposlednom rade je dôležitá pravidelná údržba solárneho panelu, pretože prach a iné nečistoty môžu znížiť jeho výkon.
Pri akej teplote je solárny panel najefektívnejší?
Produkcia solárnej energie je najvyššia približne pri teplote 25 stupňov. S rastúcou teplotou sa účinnosť solárneho panelu znižuje, pretože sa zvyšuje vnútorný pohyb nosičov náboja v solárnom článku. To má za následok zníženú produkciu energie. Počas horúcich letných dní sa môže teplota solárnych panelov zvýšiť aj na 50 stupňov, čo môže viesť k zníženiu efektivity aj o 20 percent. Preto je vhodné chladiť solárny panel, napríklad pasívne pomocou prirodzeného prúdenia vzduchu alebo aktívne pomocou ventilátorov alebo vody.
Aktuálne neplánujeme pristúpiť k takýmto opatreniam vzhľadom na to, že v našich podmienkach by si inštalácia vodného chladenia vyžadovala viac vstupných nákladov, ako by sa ušetrilo zvýšenou efektivitou solárneho panelu.
Počas pekných slnečných dní solárny systém ukladá nespotrebovanú energiu do batérie.
Je celý rok dostatok slnečného svitu, ktorý stačí na pokrytie spotreby energie?
Na Slovensku je dostatok slnečného svitu, ale nemusí to stačiť na pokrytie spotreby energie na celý rok. Závisí to hlavne od množstva spotrebovanej energie. Preto je dôležité venovať pozornosť aj optimalizácii nastavenia riadiacich algoritmov, zvlášť pri riadení osvetlenia a vnútornej teploty inteligentného skleníka.
Naším cieľom je to, aby celková spotreba energie nášho skleníka bola inteligentne prispôsobená aktuálnym podmienkam. Preto si počas pekných slnečných dní náš solárny systém ukladá nespotrebovanú energiu do batérie a zároveň inteligentný skleník pracuje v normálnom režime. Lenže za nepriaznivých slnečných podmienok môže inteligentný skleník prejsť do úsporného režimu a znížiť svoju spotrebu energie.
Plánujete využiť aj iný zdroj energie než zo Slnka (napríklad vietor)?
V súčasnosti sa snažíme o optimálnu integráciu solárneho panelu do celkového ekosystému inteligentného skleníka, ale uvažujeme aj o rozšírení portfólia obnoviteľných zdrojov energie v budúcnosti.
Na aké druhy rastlín je vhodný skleník VESNA?
V súčasnosti sú hlavným limitom technické rozmery aktuálnej konštrukcie nášho inteligentného skleníka, ktoré obmedzujú priestor na pestované rastliny na 50 × 50 × 100 centimetrov. Pripravujeme však novú, väčšiu konštrukciu.
Dobrú skúsenosť máme napríklad s čili papričkami a reďkovkami. Skleník plánujeme využiť aj na pestovanie rastlín, ktoré sú náročné na pestovanie a majú striktné požiadavky na podmienky vnútorného prostredia.
