Автор: Стоянка Джигарова
Цели на проекта
Проектиране и изработване на фотоволтаична климатична инсталация за пчелен кошер
Автоматизация на пчеларската дейност в отдалечени селскостопански райони без електроенергия
Повишаване производителността в производството на пчелен мед и опазване здравето на пчелните семейства
Популяризиране на необходимостта и ползата от използване на възобновяеми енергийни източници
Материали и методи
Проектът предлага вариант на локална фотоволтаична климатична инсталация за пчелен кошер. Системата се състои от „лятна” и „зимна” страна, като основният използван елемент е „елемент на Пелтие”. Управлението се осъществява чрез термодатчик следящ температурата в пчелния кошер. Системата се захранва с фотоволтаичен панел (ФВП) зареждащ акумулаторна батерия.
Настройкатата на термодатчика е извършена на основата на данни от научни изследвания за биологията на пчелните семейства. Направени са изчисления за времето на работа на системата и промяната на температурата в зависимост на зададените на термодaтчика стойности.
Наблюдения и заключения
Проектът:
няма съществуващ аналог;
повишава добива на мед и други пчелни продукти;
оказва влияние върху опазване здравето на пчелните семейства;
косвено допринася за повишаване продуктивността в производството на селскостопанските култури;
малките размери и тегло правят системата мобилна;
има ниска себестойност.
Описание
Ползата от медоносните пчели е голяма и многостранна. Те произвеждат ценните и незаменими продукти мед, пчелен восък, пчелно млечице, цветен прашец, прополис и пчелна отрова. Пчелните продукти имат разнообразен биосъстав и благодарение на това притежават ценни хранително- диетични и лечебни качества, които са били известни на народите още от древността. Съвременната медицина научно обосновава тези им качества и разработва ефективни начини за тяхното използване. Също така голяма е ролята на пчелите при опрашването на селскоктопанските култури- почти всички видове овошки, маслодайните, фуражните и техническите култури, бостанните видове и зеленчуковите култури. Според наши и чужди изследвания при опрашване с пчели плододаването на различните видове се увеличава с 60% до 150-200%. Установено е , че икономическият ефект от пчелоопрашването е 10-15 пъти по-голям в сравнение със стойността на пряката пчелна продукция.
Както през лятото, така и през зимата температурата на тялото на отделната пчела, когато тя е в покой, не е постянна и зависи от температурата на околния въздух.
Зимно време пчелното семейство се струпва на кълбо в кошера. В резултат на измервания с датчици е установено, че температурата вътре в пчелното кълбо без пило е +22°С. При ниски външни температури, температурата в края на кълбото се изравнява с тази на околната среда вътре в кошера. При температури от 4 до 9 градуса настъпва вцепеняване на пчелите и те не могат да живеят дълго време в тoва състояние – анабиоза – без да се хранят. Ако зимата е студена и запасите им от мед са недостатъчни, пчелното семейство може да загине. Успешното зимуване на пчелните семейства е много важно както за живота им, така и за запазване на тяхната жизненост през пролетта.
Ако през лятото пчелните семейства са поставени в недобре изолирани от външната температура кошери – на открито място и незащитени от слънчевите лъчи, активността на пчелите и количеството донесен нектар намалява. При повишаване на температурата в кошера пчелите изпълзяват от него и увисват неподвижно на върху прилетната дъска или по стените. При температури по-високи от 40 градуса загиват цялото пило и всички пчели. Известно е, че под ламаринените покриви, с които се покриват кошерите, през летните горещини температурата достига 70°C.
Затова осигуряването на температурен комфорт на пчелните семейства е толкова важно.
Проектът предлага универсалана зимна и лятна грижа за пчелен кошер.
Основният елемент в системата е „елементът на Пелтие”, основното действие на който е създаване на температурна разлика от електрическо напрежение. Ефектът се проявява, когато ток премине през два различни по състав метала или полупроводника. Токът задвижва поток от топлина от единия метал към другия; единият се охлажда, а другият се нагрява.
Елемент на Пелтие
Всяка от двете страни на Пелтие-елемента се поставя към радиатор с вентилатор за отвеждане на топлинния поток. В зависимост от сезона сътветната част се поставя във вътрешността на термокамерата.
Термокамера
Камерата има вентилационни отвори, покрити с предпазна мрежа, през които нагретият или охладеният въздух да бъде вкаран във вътрешността на кошера. Термореле следи за вътрешната температура и включва и изключва Пелтие-елемента. През зимния сезон системата намалява и влажността вътре в кошера. В много случаи пчелните семейства не преживяват зимата, не толкова заради ниски температури, а заради влажността в кошера.
Климатичната система се захранва от фотоволтаична едноосова инсталация, състояща се от панел 12V/ 24W и акумулатор 12V/ 7A/h.
Експериментална част
Топла страна: при температура на околната среда 12°C за един час температурата вътре в камерата се повишава със 7°С.
A. Кратковременен анализ.
Проведени бяха експерименти с импровизирана приставка – камера към пчелен кошер относно времето и стойността на изменение на температурата в камерата. В камерата с размери, позволяващи използването и като долна част на кошер модел „Дадан блат” и обем 0,02 куб.м. беше включвана поотделно топлата и студената част на устройството, като периодично беше измервана температурата в нея.
Студена страна: при температура на околната среда 23°С за един час температурата вътре в камерата намалява с 8°С.
Според тези резултати може да се предположи бъдещата ефективност на работа на системата.
За захранване на един елемент на Пелтие е достатъчен фотоволтаичен панел с мощност 24 W. Ако се използва панел с мощност 250 W, то той ще може да осигури електроенергия за 10 пчелни кошера. При използване на подходящ инвертор за преобразуване на напрежението от 12V DC в 220V AC, то системата може да захранва потапяща водна помпа, пчеларска центрофуга, осветление или други електроуреди със съобразена мощност.
Б. Перспективен анализ.
За да бъде доказана ефективността на системата е необходимо да се проследи нейната работа в продължение на поне една година. За целта трябва да се изследват най- малко две еднакви пчелни семейства от един и същ пчелин, за да бъдат поставени в еднакви климатични и метеорологични условия. Към едините кошери да бъде монтирана климатичната система, а другите да бъдат без такава и след края на изследването да бъдат сравнени резулататите относно развитието на пчелните семейства и количеството взет мед и други пчелни продукти.
Изследванията да бъдат проведени, като в кошерите с климатична система се поставят датчици за измерване на влажността и температурата вътре при пчелното семейство и температурен датчик в термо- камерата. В кошерите без климатична система също ще се измерва влажността и температурата вътре при пчелното семейство и също и температурата на околната среда.
Експериментът проследява промяната на влажността и температурата на двете групи кошери вътре в тях, температурата на околната среда и температурата в термокамерата, както и времето на работа на елемента на Пелтие.
За целта се използва уредът NOVA5000 – компютърно решение от Фурие системи, предназначен за научно събиране на данни от датчици и математическото им обработване.
За измерване на влажността се използват датчици тип DT014. DT014 е балансиран компонент, засичащ влажността. Сензорът е част от електронен осцилатор, който променя честотата при промяна на влажността. Осцилаторната честота се превръща в напрежение. Това напрежение се възприема от аналогово-цифров конвертор. Резултатът след това се записва и съхранява в информационния терминал.
NOVA 5000 и датчици тип DT014
Датчик за температура DT029
За измерване на температурите се използват датчици тип DT029. Сензорът получава входно напрежение 5V и връща изходно напрежение в границата между 0 и 5V, което е границата, приемана от аналогово- цифровия преобразувател на информационния терминал. Информационният терминал след това записва стойността в паметта.
След завършване на едногодишния експеримент резултатите се обработват, анализират и се правят изводи за ефективната работа на системата по следните аспекти:
сила на двете групи пчелни семейства- жизненост и количество на пчелите след зимния сезон;
сила на двете групи пчелни семейства след летния сезон преди зазимяване
количество получен мед и други пчелни продукти;
честота и продължителност на работа на Пелтие- елемента, в зависимост от метеорологичните условия.
Очаквани резултати от реализиране на проекта:
повишаване количеството на получени пчелни продукти;
опазване здравето на пчелните семейства;
косвен принос за повишаване продуктивността в производството на селскостопанските култури;
мобилност на системата поради малките размери и тегло;
ниска себестойност;
използване като незвисим източник на електроенергия.
Конкурс „Зелените технологии за моя град“
GreenTech.BG и TechNews.BG организират конкурс за идея за екологична инсталация със зелени технологии в полза на обществото в някой от българските градове. Каним всички, които имат интересни, оригинали и иновативни идеи как съвременните екологични технологии могат да се съчетаят, за да дадат нещо полезно за обществото в някой от градовете в страната, да представят своите виждания. Жури на предложенията ще е нашата аудитория, а наградата – соларно зарядно за мобилен телефон, предоставено от SolarMarket.bg. След приключването на конкурса пък ще се опитаме да реализираме проекта-победител с помощта на нашите партньори – Българската фотоволтаична асоциация, Българската ветроенергийна асоциация, Индустриален Клъстер Електромобили, Cleantech България и Столична Община.
Други предложения в конкурса:
24 януари 2013: Ветроенергийно обследване на Витоша и енергийна ефективност за детските градини
Автор: Мариана Карабожикова
01 февруари 2013: Зелените технологии за Стара Загора: енергийно независимо осветление за пешеходните пътеки
Автор: Георги Костов
05 февруари 2013: Зелените технологии за моя град: хибридна система за електричество и отопление за сгради
Автор: Борис Калчев
15 февруари 2013: Интелигентна интегрирана система за управление и рециклиране на отпадъците и тяхното оползотворяване
Автор: Митко Тагарев
