Источник: Agfundernews.com

Шотландская Intelligent Growth Solutions (IGS), компания платформы AgFunder, недавно привлекла инвестиции от Ospraie, ведущего инвестора в области агротехнологий. IGS предлагает владельцам вертикальных ферм готовые к использованию технологии, которые, по словам разработчика, способны повысить эффективность хозяйства и существенно снизить затраты по сравнению с другими «вертикальными» предприятиями. Найл Скиннер, ведущий инженер-механик IGS в интервью AgFunderNews объяснил принципы работы оборудования.

Какие основные проблемы вертикального аграрного рынка решают технологии IGS и каким образом?

Хоть вертикальное фермерство и не является решением мировых сельскохозяйственных проблем, но оно предоставляет контроль над многими переменными, например, погодой. Чтобы научиться контролировать погоду, в IGS мы вернулись к основным принципам нашего технологического подхода, объединив множество уже выданных и ожидающих рассмотрения патентов.

Мы поняли, что управление вертикальной фермой должно быть простым, даже если стоящие за ней технологии таковыми не являются. Уже по своей конструкции вертикальная ферма часто представляет собой более сложную техническую среду, в отличие от традиционной фермы или теплицы. Но чрезмерное техническое оснащение может сбивать с толку, поэтому мы посмотрели на ситуацию совсем с другой стороны: в наших системах нет компьютеров, кабелей и конденсаторов.

Мы пытались расширить границы нашего мышления (в прямом смысле), чтобы придумать, как «переместить погоду» с улицы в помещение и контролировать ее с помощью мобильного приложения. Наши готовые к использованию модульные системы решают проблемы энергозатрат и затрат на рабочую силу и предоставляют возможность предварительно запрограммировать «погодные команды», чтобы обеспечить максимальную урожайность, стабильность и высокое качество. Главной задачей наших исследований было обеспечение большей рентабельности предприятий, поэтому в первую очередь внимание уделялось технологиям снижения потребляемой мощности и автоматизации этого направления. Благодаря нашему подходу мы сумели добиться сокращения энергопотребления до 50% и затрат на рабочую силу до 80%.

Помимо наших технологий управления энергопотреблением, мы также рады использовать патенты, которые помогают решить насущную проблему вентилирования замкнутого пространства. Крайне сложно поддерживать одинаковую температуру для выращивания растений, когда они находятся под горячими лампами, и выравнивать уровень CO2, который они вдыхают, выдыхая кислород. Но наша патентная (в данном случае) технология обеспечивает решение, позволяющее поддерживать необходимый баланс, захватывая, конденсируя и повторно используя водяной пар, который выделяют растения.

Можете ли вы подробнее рассказать, как ваша технология помогает снизить энергопотребление вертикальной фермы? 

Мы разработали платформу управления питанием, которая подключается к сети в режиме реального времени, позволяя ей реагировать на такие внешние факторы, как стабильность сети и доступность питания. Это означает, что мощность может быть увеличена, когда затраты на нее невысоки, и уменьшена, если она требует крупных затрат и требуется нескольким системам: по сути, технология выполняет роль большой батарейки, в которой избыток энергии преобразуется в выращенную продукцию. Промышленные программируемые логические контроллеры Omron SYSMAC, используемые для автоматизации нашей системы, позволяют ей автоматически восстановиться после потери питания. Это означает, что отдельные башни и площадки получат нужное количество энергии. В результате ни одна из систем не нуждается в перезагрузке или перепрограммировании вручную.

Базовое энергопотребление нашей системы равно 60 кВт, но оно может быть увеличено до 105 кВТ или уменьшено до 30 кВт на короткие периоды времени для стабилизации сети. Также энергия активно расходуется отоплением и кондиционированием, но все наши технологии, в том числе и система полива, располагаются в замкнутой системе, что позволяет свести к минимуму энергопотребление. Благодаря нашим конструкциям отпадает необходимость в высокоэффективной сухой очистке (HEPA) больших объемов воздуха, попадающего в помещения, а нагревание и/или охлаждение этого воздуха зависит от местоположения и сезона. Вместе эти технологии снижают уровень энергопотребления до 50%.

На освещение приходится более 2/3 всех потребностей системы в электроэнергии, поскольку на одном поддоне располагается около 1000 светодиодов. Мы стремились разработать более эффективную систему подведения светодиодов, и именно тогда у нас родилась идея трехфазного электропитания. Эта система чаще используется для питания станков в промышленной среде, но здесь она работает путем стабилизации питания до безопасного уровня напряжения и передачи его по отдельности к каждому поддону через башню с алюминиевыми трубами, а не кабелями. Используя трубки вместо проводов, мы можем повысить эффективность передачи. Алюминиевые трубки также значительно дешевле и легче, чем подходящие медные кабели. Используя трехфазную мощность на поддонах, мы также можем еще больше уменьшить потери и обеспечить неотъемлемую фазовую балансировку. Это избавляет пользователя от необходимости дорогостоящей и неэффективной фильтрации и коррекции коэффициента мощности, а также использования конденсаторов для однофазной конверсии. Эти меры способствуют повышению эффективности устройства на 5-10%.

Ваш подход к технологии напоминает подход к созданию индустриальной среды. Почему?

Изначально, когда команда инженеров-основателей объединилась в IGS, наш бэкграунд был больше связан с промышленными предприятиями. Что на самом деле было серьезным преимуществом, которое помогло нам иначе взглянуть на вертикальное сельское хозяйство; именно знания об индустриальной среде являются ключом ко всему. Наши фермы работают на больших складах, каркас которых выполнен из стали и покрыт изолирующим материалом, обеспечивающим защиту от окружающей среды. Например, высота стандартных зданий 10 метров, что позволяет установить в башни высотой до 9 метров около 26 поддонов, но мы также предлагаем множество других вариантов. Наши фермы действительно больше похожи на промышленную единицу, а не традиционную сельскохозяйственную среду; перемещение поддонов в этой среде вообще не требует участия человека. Именно благодаря этому и появляется возможность экономить до 80% средств в области труда.

В каждой башне мы установили автономные системы вентиляции и орошения замкнутого цикла, которые автоматически стерилизуют и рециркулируют воздух и воду. Поэтому единственными вложениями, которые требует система, являются энергия, семена, питательные вещества, углекислый газ и собранная дождевая вода. Воздух стерилизируется с помощью УФ-фильтрации, аналогичной той, что используется в чистых помещениях. Стандартные промышленные охладители и охлаждающие катушки остужают и осушают воздух, который потом подогревается до нужной температуры, используя также и теплоотходы нескольких участков объекта. При необходимости в цикл можно добавить углекислый газ. Оптимизированное управление компонентами нашей системы по сравнению с традиционными и тепличными средами способствует общему сокращению энергопотребления на 40-50%.

За всеми важными факторами — светом, теплом, влажностью, водой, питательными веществами и передвижением культур — следят программируемые логические контроллеры, работающие на архитектуре, которая не допускает непредсказуемых обновлений. Контроллеры Omron SYSMAC используют обратную связь от датчиков и систем, расположенных по всей башне. Эти данные передаются в облачную систему управления, что устраняет необходимость в установке компьютеров и проведении проводки. Благодаря этому эксплуатация, обслуживание и управление всей системы становятся более простыми.

В отличие от большинства (если не всех) своих конкурентов, вы обеспечили больший контроль над системами светодиодного освещения. Почему вы направили свои технологии именно в эту область? В чем ее преимущества?

В разработке наших систем освещение всегда будет ключевой областью, поскольку именно здесь происходит наибольшее потребление энергии. Мы сосредоточились на интенсивности света и уменьшении его силы для того, чтобы получить возможность контролировать каждый отдельный цвет спектра. Наши светодиоды устанавливаются в кластеры, в одном кластере содержатся все типы. Система может изменять спектр или модуляцию ширины импульса и интенсивность для имитации солнечного излучения. Мы считаем, что это уникальная особенность именно нашей системы. 

Каждая волна может быть включена, отключена или затемнена с помощью модуляции ширины импульса, линейного затемнения или комбинации этих двух вариантов. Тем не менее, мы все еще находимся на ранних стадиях понимания того, как оптимальное сочетание света для каждой культуры и стадии роста может повлиять на разные сельскохозяйственные культуры. Для этих целей мы используем ИИ, который помогает нам измерить и оценить прогресс культур, углубляя наши знания в этой области. Мы уже сделали несколько очень интересных открытий по целому ряду культур и показываем повышение урожайности до 2-3 раз.

Наша система также может менять интенсивность через линейное затемнение или модуляцию ширины импульса. Мы можем модулировать ширину импульса до бесконечности шагами в 0,01% по всем волнам одновременно и сохранять 90% электрического КПД от сети до светодиодов. Это означает, что мы действительно можем оценить, как свет влияет на скорость и качество роста культур.

Насколько важны ИИ и объединение данных для будущего вертикального фермерства?

Они будут ключевыми факторами, кардинально меняющими условия игры. Они позволяют каждый раз контролировать, предсказывать и гарантировать качество, стабильность и урожайность. Во всех наших системах есть встроенная возможность использования ИИ и сбора данных, что значительно упрощает повседневное управление хозяйством. Это также позволяет отслеживать исторические закономерности, предсказывать эффективность будущих методов выращивания и предоставлять оптимальные данные для лучших результатов наших клиентов в будущем. 

Источник: agfundernews.com