太阳能可以给一套小型教室种植系统供电，搭建过程本身也是很好的一课。但对多数学校来说，老实的答案是：一个普通的墙壁插座，再配一块不大的电池，更便宜、更简单，可靠性也不差。太阳能真正值得上的场合，是你希望种植系统在拉闸限电时能自己撑下去，或者这套装置本来就是为了教可再生能源。本文讲清负载、选型、安全以及成本上的取舍，好让你选对路线。

先算清楚你的种植系统到底耗多少电

在给太阳能板选型之前，先把负载加起来。一套小型教室水培装置有三个负载：循环营养液的水泵、给营养液增氧的气泵（不是每套系统都有），以及一盏植物生长灯。两个泵功率都很小，通常各自只有几瓦。生长灯几乎总是大头，也正是它决定了你整个电量预算。

把每个负载的功率乘以运行小时数，换算成每天的瓦时。一台 5 W 的水泵全天不停运行，一天约耗 120 Wh。一盏 30 W 的 LED 生长灯每天开 14 小时，约耗 420 Wh。加起来，一套单托盘系统一天差不多是半度电。你真正要围绕它做设计的是这个数字，而不是太阳能板的功率。

按冬天选型，别按夏天

太阳能的发电量取决于峰值日照小时数，在开普敦，这个数字冬天最低——而恰恰是在白昼短、阴天多的冬天，你会忍不住把生长灯多开一会儿。如果你按二月一个大晴天的下午来选型，到了六月就会不够用。要按最差的那个月来选。

按顺序这样算：

1. 把上面各项负载的每日瓦时加总。
2. 除以冬季实际的峰值日照小时数（按三到四小时算，而不是夏天的五六小时），得出太阳能板的瓦数，再加大约 30% 来覆盖线损、充电控制器和电池的损耗。
3. 电池容量要够生长灯和水泵撑过一整夜，再加一个阴天，而且别打算把电放光。铅酸和 AGM 电池不喜欢放到一半电量以下；锂电池可以放得更深。
4. 每个数字都往上取整。太阳能板和电池买大一点只多花一点钱，却能让你在一年中最暗的那一周不至于系统停摆。

电池的意义其实在于扛住拉闸限电

对多数教室来说，电池真正的价值并不是彻底离网生活，而是撑过一个限电时段——通常两个小时左右——让水泵持续把水和氧气送到根部。在循环系统里，停两个小时不流动，风险比灯黑两个小时大得多。植物短时间不见光完全扛得住，根系泡在不流动的水里就难说了。

这就把整套方案的重点换了个方向。你不一定需要自己发出全部电量，你需要的是在电网断电时足以让水泵活下去的储能。一块接在市电充电器上的小电池，或者一台便宜的 UPS，就能做到这件事，成本只是整套太阳能装置的零头。

安全底线

这里水和电同处一桌，所以布线要尽量朴素、尽量低压。几条规则基本就够用了：

• 能用 5 V 或 12 V 的地方就用 5 V 或 12 V，市电插座、插头和拖线板都要离营养液池远远的。
• 在靠近电池的位置装一个保险丝，太阳能板和电池之间必须接一个合格的充电控制器。
• 教室里要用密封式 AGM 或磷酸铁锂电池，绝不能用开口式铅酸电池——它会排气，也会漏酸。
• 每根线缆都留一个滴水弯，让水顺着线滴下去，而不是顺着回到接头；线要理整齐，别绊到人。
• 接太阳能板和电池的活儿交给成年人做；低压的传感器和水泵这一侧可以让学生自己搭。

什么时候市电加 UPS 才是更划算的买法

如果你的教室里种植台附近本来就有插座，那在买第一块太阳能板之前先算笔账。整套系统的耗电跟一只灯泡差不多，所以一台小 UPS，或者一块挂在涓流充电器上的 12 V 电池，就能撑过一次典型的停电，花的钱远比一套太阳能装置少。一套完整太阳能方案里的太阳能板、充电控制器和电池，价格多半比它供电的那套种植装置还贵。

完整的太阳能方案在三种情况下才是对的选择：附近没有合适的插座；你想要一套能搬到户外或搬到别的房间去的便携装置；或者教太阳能本身就是目的。如果这三条都不成立，市电加一块小电池做缓冲通常才是明智的买法，而且你以后照样可以加一块演示用的太阳能板来讲这个道理。

把供电系统本身变成课程

无论你选哪条路线，电这件事都太值得教了，不该藏在一个插头里。把水泵和灯接到一块板子上，让学生记录正在发生的事：太阳能板电压、电池电量、水泵是否在转、水温多少。像sheenbot∞这样的板子可以按定时开关水泵、读取水位传感器并记录数据，于是能量不再抽象，而变成一张全班可以争论的曲线图。

这样一来，一排种植架就成了一个学期的跨学科项目：数学课上算瓦时，科学课上讲植物生物学，再用编程把这些串起来。如果你想在投入之前先看看它怎么跑，欢迎预约一节免费体验课，就在我们开普敦的学院；板子、传感器和水泵都在商店里。

简短版

先把水泵和灯的负载加起来；太阳能要按冬天而不是夏天选型；记住电池的价值主要在于熬过拉闸限电。对于墙上就有插座的教室，市电加一台小 UPS 通常比全太阳能更便宜、更省事。把完整的太阳能阵列留给真正以能源独立、便携性，或者教太阳能本身为目的的场合。

常见问题

一块太阳能板能同时带动生长灯和水泵吗？

对单托盘系统来说通常可以，前提是你还配了电池。白天太阳能板给电池充电，再由电池带动灯和水泵，夜里和连阴天也照样供电。只有板子、没有电池的话，云一飘过来就停了，所以电池不是可选项。

拉闸限电时植物会死吗？

两个小时的停电不会。灯短暂关掉没问题。更大的风险是循环系统里水泵停转，所以如果你只能给一样东西做备份，那就备份水泵。