宁夏智能节水光伏大棚技术出海多国助力旱区农业

宁夏智能节水光伏大棚技术出海多国助力旱区农业

财π新闻 据央广网报道,从卡塔尔世界杯的绿茵赛场到沙特阿拉伯的广袤沙漠,来自宁夏的旱区农业节水技术正一步步走出国门,在全球多个干旱国家落地生根,为当地破解极端环境下的农业发展难题提供切实可行的解决方案。这套由宁夏沃之源科技有限公司主导研发的系列技术体系,最早在2022年卡塔尔世界杯的特殊场景中完成了极端环境下的实战验证,随后在国内完成本土化落地升级,形成了适配不同干旱程度区域的成熟技术方案,依托中阿技术转移平台的支撑,逐步在国内外多个干旱半干旱区域实现规模化应用,成为中国旱区农业技术对外输出的典型样本。

卡塔尔世界杯赛场的技术实战验证

2022年卡塔尔世界杯举办期间,热带沙漠气候带来的极端高温、常年稀少的降水量,让在沙地上培育符合国际赛事标准的球场草皮成为摆在主办方面前的一道难题。当地夏季地表温度最高可达约50摄氏度,自然蒸发量是降水量的数十倍,传统的地面滴灌、喷灌方式下,大部分水分还未抵达植物根系就已经蒸发殆尽,根本无法支撑大规模的草坪稳定生长,不少国际技术团队都将这项任务视为难以完成的挑战。

宁夏沃之源科技有限公司带来的智能风光互补节水灌溉技术最终在众多方案中脱颖而出,顺利承接了球场草皮的培育任务。这项技术的核心部件是智能控制地下渗管,铺设于作物根系层20至30厘米的位置,管道上密布大量微孔,能够均匀可控地渗出水滴,直接将水肥药精准输送到植物的根区位置,完全跳过地表蒸发的损耗环节,可减少地表蒸发百分之二十至百分之三十,从灌溉路径的根源上降低了水分的无效消耗。

针对卡塔尔当地缺电少水的现实条件,技术团队配套引入光伏发电系统,依托当地充足的太阳能资源解决了设备运行的能源供给问题,无需依赖当地尚未完善的长距离电网铺设,就可以在沙漠区域独立完成灌溉作业的全流程运行。整套设备经过极端气候专项测试,具备耐高温、抗堵塞、抗老化的特性,完全适配当地的沙漠环境,最终成功培育出完全符合赛事标准的高质量球场草皮,让中国自主研发的节水技术在国际重大赛事的舞台上正式亮相。

在落地卡塔尔世界杯项目之前,这项技术已经经历了十余年的持续攻关打磨,研发团队先后攻克了渗管水量稳定控制、极端高温环境下管道抗老化、无电网区域独立运行等一系列技术难关,突破了国际上渗灌产业中长期存在的输水与出水异管的技术瓶颈,实现出水与输水同管,相关技术成果累计获得数十项国际国内发明专利,在国内多个西北旱区的试验基地完成了长期的田间测试,为后续在中东沙漠环境的成功应用打下了坚实基础。

国内首批智慧恒温节水光伏大棚建成投用

2023年底,国内首批智慧恒温节水光伏大棚在宁夏吴忠红寺堡区正式建成投用,标志着这套源自世界杯赛场的节水技术完成了本土化的升级迭代,形成了更加完善的全光伏温室技术体系。与传统覆盖塑料膜的普通温室大棚完全不同,这批新建的智慧恒温节水光伏大棚的四面墙体以及顶部全部由光伏板构成,彻底打破了传统温室必须朝南、依靠厚重后墙保温的固有设计逻辑,采用南北朝向的布局方式,拓展了大棚的适用场景范围。

这套大棚的核心设计逻辑是“以能换水、光水协同”,遍布棚体四面和顶部的光伏板替代了传统的塑料棚膜,在发电的同时直接为大棚运行提供清洁能源,实现了能源的完全自给自足,彻底摆脱了对外部公共电力系统的依赖,哪怕是在远离电网的偏远荒滩区域,大棚也可以独立稳定运行。光伏板同时兼具集水功能,自然降水落在光伏板表面后,会顺着预设的导流结构汇入专门的储水设施,经过净化处理后直接用于后续的灌溉作业,形成“光伏—蓄水—净化—灌溉”的完整闭环系统,没有多余的水资源向外流失。

经过实际运行数据测算,这套智慧恒温节水光伏大棚的综合表现远超传统温室,相比传统温室可以实现节水百分之十五以上,节能百分之七十以上,土地利用率更是达到了百分之九十三,大幅提升了单位面积土地的产出效率。大棚的运行环境稳定性也得到了质的提升,哪怕棚外出现43摄氏度的极端高温或者零下25摄氏度的极端低温,棚内的温度都可以稳定维持在10摄氏度至33摄氏度的适宜作物生长区间内,完全不受外界极端天气的干扰,在过去难以开展规模化农业生产的盐碱荒滩区域,也可以实现稳定的作物种植。

大棚内部还布设了大量智能传感器,能够实时采集棚内的温湿度、土壤水分等各类环境参数,所有数据同步传输到后台服务器之后,系统可以自动完成分析判断,自动调控灌溉设备和温控设备的运行状态,无需人工现场值守操作。在300亩左右的农场范围内,只需要搭建一个主机系统创建局域网,不需要额外布设任何电线,管理人员通过手机就可以远程完成所有大棚的管理操作,大幅降低了人力投入成本,哪怕是没有太多农业种植经验的管理人员,也可以通过这套智能系统完成标准化的大棚运维工作。

面向沙特的技术合作正式落地推进

2024年8月,宁夏沃之源科技有限公司与沙特阿拉伯海湾龙贸易控股公司正式签署合作协议,约定将土壤快速改良、风光互补智能控制等十项核心技术引入沙特阿拉伯,针对性解决当地极端干旱和夏季高温带来的农业发展瓶颈。沙特阿拉伯地处阿拉伯半岛的沙漠核心区域,常年受副热带高压控制,境内大部分区域被沙漠覆盖,淡水资源极度匮乏,夏季极端高温天气持续时间长,传统农业生产方式很难在当地规模化推广,长期以来当地的农产品自给率始终处于较低水平。

此前在卡塔尔世界杯项目中积累的沙漠环境技术应用经验,让这套来自宁夏的旱区农业技术体系完全适配沙特的自然条件,整套技术不需要依赖大规模的外部电网和远距离调水工程,就可以在沙漠区域快速搭建起独立运行的智慧农业生产单元,通过光伏发电解决能源供给,通过地下渗灌实现水资源的高效利用,再配套土壤快速改良技术,就可以在原本难以利用的沙漠土地上快速开辟出稳定的农业生产空间。沙特当地的合作企业相关负责人表示,这套技术能够帮助当地快速提升作物种植能力,改善区域生态环境,同时带来可观的经济效益,完全契合当地农业发展的实际需求。

根据双方约定的合作规划,后续将逐步推进万亩中沙光伏智慧农业节水科技园的建设,同步落地100亩智慧恒温节水光伏小屋示范项目,后续还计划逐步向更多“一带一路”沿线的干旱地区推广数万个标准化的光伏小屋单元,让更多受干旱问题困扰的区域能够享受到这套技术带来的发展红利。沙特当地的相关产业从业者在实地考察宁夏红寺堡的智慧光伏大棚项目之后,对技术的实际应用效果给予了高度评价,认为这套技术完全可以帮助沙特快速补齐农业发展的短板,推动当地农业产业实现跨越式发展。

在中阿博览会的相关交流活动中,来自沙特、摩洛哥等九个阿拉伯国家的数十名外宾专程前往宁夏的智慧光伏大棚示范基地实地考察,详细了解技术的运行原理和实际产出效益,不少外宾现场就咨询后续的合作对接细节,希望能够尽快将这套技术引入本国,解决本国长期面临的干旱农业发展难题。当地相关技术人员表示,阿拉伯国家并不缺乏充足的太阳能资源,真正稀缺的是能够把充足的光照资源转化为稳定农业产出的可行方案,来自宁夏的这套技术恰好填补了这一空白。

技术应用覆盖国内外多个旱区市场

依托中阿技术转移平台的支撑,宁夏沃之源科技有限公司的全套旱区农业技术目前已经在中国十三个省区以及阿曼、埃及、卡塔尔等九个国家成功落地应用,覆盖了从国内西北干旱半干旱区域到中东沙漠核心区的不同类型干旱场景,针对不同区域的土壤含盐量、地下水水质、光照时长等差异化条件,技术团队都可以针对性调整优化技术方案,确保技术落地之后能够稳定发挥作用。

宁夏当地相关机构已经在约旦、阿曼、埃及等多个阿拉伯国家建成了六个技术集成示范点,推动旱区节水、光伏智慧农业等十七项先进适用技术在阿拉伯国家完成集成应用,每个示范点都配备了专门的技术运维人员,一方面负责设备的日常调试维护,另一方面也面向当地的技术人员开展实操培训,手把手教授本土技术人员掌握整套技术的运行维护方法,让技术真正在当地扎根,而不是简单的设备外销。

截至目前,整套智能风光互补节水灌溉相关技术在国内西北干旱区已经建立了六个示范基地,在海外多个阿拉伯国家建立了七个试验示范基地,累计推广应用面积达到248.95万亩,辐射带动的应用面积超过800万亩,综合节水效率达到百分之二十一以上,累计培训来自23个国家的技术人员超过2300人次,让更多本土技术人员能够独立操作维护整套系统,带动当地的农业技术水平同步提升。相关技术成果还入选了第三届中阿技术转移与创新合作大会的十项主推重要技术成果之一,实现了中国旱区农业节水技术从跟跑到领跑的跨越。

在国内市场,除了宁夏本地的多个县区之外,山东、福建等多个省区的相关区域也已经启动了相关合作对接,结合不同区域的实际自然条件,将这套智慧光伏大棚技术适配到更多不同类型的农业生产场景中,进一步拓展技术的应用边界。在宁夏吴忠红寺堡的永新村,过去十年九不收的盐碱荒滩如今已经变成了稳定产出的智慧农业基地,单座大棚不仅可以通过种植蔬菜获得每年约8万元的种菜收益,多余的光伏发电量还可以并网售卖获得额外收入,综合年收益可以达到10万元左右,大棚的整体使用寿命超过20年,四五年就可以收回前期建设成本,不仅为村集体带来了稳定的集体经济收入,还为当地村民提供了家门口的就业岗位,让原本产出极低的盐碱地同时实现了产菜和产电的双重收益。

(编辑:吴淑娟)