Официальный сайт
Красноярского регионального отделения
Союз машиностроителей России

Научная новизна предлагаемых в проекте решений

В настоящее время перед всеми отраслями агропромышленного комплекса Западно-Сибирского региона стоит задача обеспечения рационального питания человека, предусматривающая равномерное потребление овощей в течение всего года. В Сибирском федеральном округе площадь производственных теплиц составляет 258 га, а валовый сбор овощей - около 50 тыс. тонн. Потребность в производстве овощных культур защищенного грунта составляет 13 кг на человека, фактически же производится около 4 кг, что является крайне недостаточным, особенно для населения такого экологически неблагополучного региона как Красноярск. Поэтому возникает необходимость круглогодичного производства овощей, за счет совершенствования элементов технологии их выращивания. Концепция парников, где будут выращиваться овощи, травы и комнатные растения в закрытом и искусственно регулируемом помещении, где даже естественный солнечный свет отсутствует, только будет набирать массовую популяризацию в сельскохозяйственной промышленности. Перевод тепличного комплекса и других секторов экономики, где требуется искусственный свет для выращивания растений, с массового использования натриевых и металлогалогенных ламп на свтодиоды приведет, как минимум, к экономии затрат электроэнергии в 1,5 раза, не менее, чем в 3 раза увеличит ресурс их работы, исключит возможность заражения среды ртутью и другими вредными веществами, которые появляются, в частности, при разрушении металлогалогенных ламп и, в целом, сильно уменьшит финансовые и людские затраты на текущее обслуживание новой облучательной техники.

Современное состояние исследований и разработок по данному направлению:

Отсутствие светодиодных облучателей с предлагаемыми светотехническими характеристиками в значительной степени связана с недостатками существующих подходов в области светокультуры и светофизиологии растений. В первую очередь следует отметить широко практикуемый подход по изучению спектральной и энергетической эффективности излучения на основании реакции листьев растений, а точнее их спектров действия фотосинтеза. На основании этого широко практикуется создание облучателей (в том числе и светодиодных), в которых присутствуют синие и красные лучи. Этим объясняется, что рекомендуемые в настоящее время светодиодные облучатели, которые преимущественно производятся за рубежом, имеют практически сине- красный спектр излучения.Однако отечественными учеными показано, что спектральная эффективность излучения для фитоценозов существенно отличается от таковой для отдельных листьев и отдельных растений. А в реальных условиях выращивания растений на продукцию приходится иметь дело именно с ценозами растений. Поэтому наиболее эффективными будут такие облучатели, светотехнические параметры которых учитывают эту особенность. В этой связи элементы новизны данного проекта будут связаны с тем, что впервые будет выполнено комплексное исследование по оценке спектральной эффективности группы растений, наиболее распространенных для выращивания в тепличных сооружениях России. На основании полученных данных впервые будут созданы различные виды облучателей на светодиодах, обеспечивающие наиболее эффективное выращивание растительной продукции как в условиях закрытого грунта, так и в условиях интенсивной светокультуры. Результаты выполненных исследований впервые будут формализованы в виде программ для создания светодиодного облучателя с перестраиваемым спектром и интенсивностью излучения. Таким образом, впервые будет создан ассортимент светодиодных облучателей нового поколения, предназначенных для удовлетворения различных условий выращивания растительной продукции в различных регионах России.

Важно, что применение облучателя с перестраиваемым спектром и интенсивностью облучения открывает широкие возможности для его использования в самых разнообразных целях. Такой облучатель может оказаться крайне полезным для научных исследований и использования в специальных целях, например, для выращивания растений в искусственных системах жизнеобеспечения как земного, так и космического назначения. Такой облучатель может дать старт для создания нового поколения источников света для освещения бытовых и промышленных помещений, поскольку доказано, что благоприятный спектр излучения для человека сильно различается для активной работы и отдыха и поэтому, там, где это необходимо, спектр излучения должен быть разным в утренние и вечерние часы в тех географических зонах, где дневного света недостаточно, либо он вообще отсутствует.

В настоящее время светотехническая промышленность интенсивно развивает производство светодиодов в различные отрасли промышленности, включая тепличную отрасль. За счет сравнительно высоких, по сравнению с имеющимися источниками света, важнейших светотехнических характеристик, таких как энергетический КПД, срок службы, возможности широкого варьирования спектром излучения в области ФАР, а также некоторых других показателей, светодиодные облучатели начали широко внедряться в тепличную отрасль для выращивания растений. В этой связи актуальным представляется обоснованность этого процесса с точки зрения оценки фотобиологической эффективности излучения светодиодных облучателей. Учитывая широкие возможности варьирования спектром излучения светодиодных облучателей представляется логичным начинать такие исследования со сравнительной оценки излучения светодиодных облучателей с сине-красным спектром излучения, подобным спектру поглощения видимого света зеленым листом с излучением современных ламп высокого давления, которые получили широкое распространение в теплицах.

Выполнение работ по проекту можно считать вполне обоснованным. Это связано с большим научным заделом, накопленным российскими учеными в области светокультуры и светофизиологии растений. По результатам исследований были получены фундаментальные знания о характере воздействия излучений видимого, а также прилегающего к нему инфракрасного и ультрафиолетового участков спектра на фотосинтетическую продуктивность наиболее распространенных для выращивания в искусственных условиях растений. Фундаментальность полученных знаний позволяет использовать их независимо от типа источника света, создающего световой режим в указанных спектральных областях. Таким образом, имеется отечественная теоретическая база для выполнения экспериментальных работ по данному проекту. В то же время особенности создания облучателей на светодиодах с заданными спектральными и энергетическими характеристиками требует выполнения комплекса экспериментальных исследований.

Ожидаемый результат, описание, основные технические параметры новых видов или качественного изменения продукции (услуг), появляющихся в результате выполнения проекта в сравнении с существующими аналогами, в том числе мировыми

Массовая замена менее экономичных натриевых ламп и металлогалогенных ламп на светодиодные фитооблучатели с повышенной спектральной эффективность излучения позволит существенно экономить электроэнергию и, следовательно, снизить себестоимость выращиваемой растительной продукции. Такая замена также исключит попадание ртути и других вредных веществ в окружающую среду при возможном разрушении традиционных источников света, что повысит экологическую чистоту сооружений для выращивания растений при искусственном свете. Таким образом, создание и использование нового поколения фитооблучателей на светодиодах окажет положительное воздействие на удовлетворение снабжение населения северных регионов свежей растительной продукцией, а также будет способствовать повышению экологической чистоты предприятий , производящих такую продукцию.С учетом изложенного, сами фитооблучатели нового образца и биосветотехническая система будут являться несомненным объектом правовой охраны. Модульная светотехническая система состоит из световых сегментов системы освещения и управляющих модулей интеллектуальной управляющей системы с разработанным алгоритмом управления.

Ситуация на внутреннем рынке, имеющиеся аналоги

Отечественные аналоги разрабатываемой продукции отсутствуют. Тепличные хозяйства РФ для электродосвечивания растений в основном используют морально устаревшие решения - облучательные устройства с натриевыми трубчатыми лампами (ДНаТ- 400, 600 Вт), натриевыми зеркальными лампами (ДНаЗ-400, 600 Вт), металлогалогенными зеркальными лампами (ДРИЗ- 400 Вт).

Контингент покупателей, предполагаемый объем платежеспособного рынка

Потенциальными потребителями разрабатываемой продукции будут выступать предприятия агропромышленного комплекса (тепличного хозяйства), цветочные галереи и питомники, частные садоводы, парки флоры и фауны. По данным исследований действующие площади закрытого грунта (тепличного хозяйства) в РФ составляют 2,1 тыс. га (21 млн. м2), из них около 82% (1,72 тыс. га или 17,2 млн. м2) являются морально и физически изношенными. В соответствии с инвестиционными планами предприятий АПК по постепенной модернизации и замене старых конструкций на современные в течение 5-6 лет прогнозируется увеличение доли обновленных площадей закрытого грунта в РФ к 2020 году до 70-75%, что составит ориентировочно 1,47 тыс. га (14,7 млн. м2). В среднем ежегодный объем реконструкции и строительства новых площадей закрытого грунта в РФ составит 218 га (2 180 тыс. м2), из которых примерно 70% приходится на тепличные проекты, реализуемые в ЮФО с относительно достаточным уровнем интенсивности естественного света для выращивания на продукцию и соответственно 30% – на тепличные проекты, реализуемые в ЦФО, СЗФО, ПФО, УФО, СФО и ДФО, где в осенние и зимние месяцы из-за недостатка света невозможно выращивание тепличных культур без дополнительного освещения. Учитывая объемы реконструкции и строительства новых площадей закрытого грунта по проектам, реализуемым в ЦФО, СЗФО, ПФО, УФО, СФО и ДФО, потенциальная потребность в облучательных устройствах оценивается в 436 000 штук в год.

Ориентировочная цена и себестоимость (в расчете на единицу продукции), планируемая прибыль на единицу продукта (с указанием минимальной и максимальной величины)

Предположительно цена в среднем составит 17 540 рублей с НДС на опытный образец модульного облучательного устройства (элемента биосветотехнической системы) мощностью 100 Вт, с учетом уникальности и надежности изделия, отсутствия близкого аналога в России и СНГ. Удельная себестоимость ориентировочно составит 7 900 руб., прибыль в пределах от 6 744 руб. до 7 184 руб.

Объемы продаж и цены конкурентов (с указанием источников информации), их минимальная и максимальная величина

Общий объем продаж светотехнической продукции в России за 2011 год составил примерно 1,5 млрд. долларов США, за 2012 год – 1,6 млрд. долларов США. Из них 60% составляет потребление импортных устройств. Доля продаж светодиодных светотехнических устройств в 2011 году составила 7% от общего объема продаж, т.е. около 103 млн. долларов США, в 2012 году – 9% (примерно 148 млн. долларов США), в 2013 – 11% (примерно 202 млн. долларов США). По прогнозам на 2014 год и дальнейшую перспективу, среднегодовой темп роста объема рынка светодиодных светотехнических устройств будет составлять около 30% (по данным Некоммерческого партнерства Производителей Светодиодов и Систем на их основе).

Схема распространения продукта, способы стимулирования продаж

В рамках проекта сбыт продукции планируется осуществлять напрямую заказчикам. Мероприятия по продвижению продукции предполагают: - создание реестра главных специалистов предприятий АПК, для использования «direct-mail» – метода прямой почтовой рассылки информации о деятельности, а также для поддержания партнерских взаимовыгодных отношений; - регулярное информирование потенциальных и перспективных потребителей о характере деятельности и видах выпускаемой продукции, ее преимуществах.

Стадия

испытания опытных образцов светодиодных облучателей с различными видами излучаемого спектра для выращивания в закрытом грунте основных видов сельхоз культур, разработка линейки светодиодных облучателей разной мощности, регистрация интеллектуальной собственности и малого инновационного предприятия совместно с КНЦ СО РАН.