По-зелените оранжерии обещават по-енергийно ефективно отглеждане
Отглеждането на плодове и зеленчуци в оранжерии може скоро да стане по-екологично благодарение на изследвания, финансирани от ЕС.
16 юли 2024 г., от Барбара Пиньо
В провинция Алмерия в югоизточна Испания фермерите отглеждат приблизително 2,5 до 3,5 милиона тона плодове и зеленчуци всяка година в това, което е станало известно като „морето от оранжерии“ на Алмерия. В този регион оранжериите се простират колкото окото може да види, покривайки площ от над 40 000 хектара (400 квадратни километра).
Отчасти благодарение на това производство, потребителите в целия континент могат да се наслаждават на краставици, домати и пъпеши през цялата година. Но има една уловка: тези оранжерии не винаги са много устойчиви по отношение на използването на енергия и вода.
Серена Данези е научен сътрудник в Института по енергийни системи и инженеринг на флуиди (IEFE) в Цюрих, Швейцария. Тя се специализира в топлинно инженерство и възстановяване на топлина и през последните четири години ръководи проекта TheGreefa, който получи финансиране от ЕС за разработване на нова, по-енергийно ефективна и екологосъобразна система за контрол както на температурата, така и на влажността в оранжериите.
Ако Европа иска да постигне своите климатични цели и да установи стандарт за устойчиво производство на храни – цел, заложена в стратегията на ЕС „От фермата до вилицата“, приета през 2020 г. – тогава подобряването на устойчивостта на оранжерийното земеделие ще бъде ключов въпрос.
„Ако искаме да ядем краставици, домати и дини целогодишно, трябва да сме наясно, че тяхното отглеждане консумира много енергия и вода“, каза Данези.
Контрол на климата
Промените в климатичните условия и необходимостта от по-голям контрол върху растежната среда на културите доведоха до бързото разширяване на търговското отглеждане в оранжерии в цяла Европа.
През 2018 г. се оценяваше, че Европа има приблизително 210 000 хектара (2 100 квадратни километра) оранжерии, с особено висока концентрация в Испания (70 000 ха), Италия (42 800 ха), Франция, Нидерландия и в Централна и Източна Европа.
Енергийните нужди на оранжериите обаче се различават в зависимост от тяхното местоположение. Проектът TheGreefa обединява изследователи от Италия, Франция, Германия, Испания, Швейцария, Полша и Тунис, за да проучат как тяхната предложена система се представя в различни климатични зони.
„Оранжериите в Централна Европа се нуждаят от топлина, защото там е студено. От друга страна, в Испания те се нуждаят от охлаждане през лятото“, каза Данези. „Така че има различни проблеми за различните части на Европа.“
Освен температурата, контролът на влажността също е проблем. Тъй като водата се изпарява от растенията в процес, известен като „транспирация“, нивата на влажност се повишават и могат да станат опасно високи. Високата влажност може да причини гъбични заболявания, които лесно могат да се разпространят и унищожат реколтата. Освен това, ако влажността е твърде висока, растението няма да може да транспирира нормално и ще умре.
Топлина от влажността
Гениалното решение, предложено от изследователите от TheGreefa, позволява на собствениците на оранжерии да използват влагата, отделяна естествено от растенията, за да генерират топлина. Освен това позволява възстановяване на чиста вода от излишната влага, като по този начин се спестяват както вода, така и енергия.
Солен разтвор абсорбира всякаква повишена влага в оранжерията, отделяйки топлина в процеса чрез термохимична реакция.
„Можем да обезвлажняваме въздуха и да създаваме топлина едновременно“, каза Данези.
Допълнително предимство е, че този процес на абсорбция елиминира необходимостта от вентилация, драстично намалявайки количеството топлина, загубена, когато прозорците трябва да се отворят, за да се отърват от излишната влага.
След като солевият разтвор е абсорбирал колкото вода може, той може да бъде регенериран с помощта на нискотемпературна топлина, произведена от излишната слънчева енергия. Това разделя солта и водата, оставяйки солевия разтвор готов да бъде съхранен и използван отново, когато е необходимо.
Ефектът на дехидратация, създаден от солевия разтвор, може също да се използва за сушене на пресни продукти като билки и плодове, за да се удължи техният срок на годност. Тъй като работи при ниски температури, качествата като мирис и вкус остават непокътнати.
Технологията беше тествана в оранжерии в Швейцария и Тунис. В Швейцария фокусът беше върху отоплението и сезонното съхранение, докато в южните страни акцентът беше върху енергийната ефективност и възстановяването на водата.
„Сега оценяваме резултатите и видяхме някои енергийни спестявания“, каза Данези. „В швейцарската оранжерия нашата система намали необходимите количества топлинна енергия с 50%.“
Въпреки че е обещаваща, широкото приложение на тази технология в търговските оранжерии все още е далеч. За момента пилотното тестване ще продължи в по-малки среди, преди да премине към по-голям мащаб.
Селското стопанство става соларно
Друг начин, по който оранжериите биха могли да станат по-устойчиви, би бил да се възползват от факта, че тези структури заемат големи площи, къпани в слънчева светлина. Това поставя оранжериите в уникална позиция да използват слънчевата светлина за генериране на чиста електроенергия.
Едно предизвикателство обаче е, че слънчевите панели са склонни да бъдат непрозрачни, така че не могат да бъдат поставени над културите, в противен случай те няма да растат. Това беше предизвикателството, което електроинженерът Ник Канопулос реши да приеме в тригодишен проект, финансиран от ЕС, наречен PanePowerSW, който приключи през 2021 г.
Ник Канопулос е главен изпълнителен директор на стартъп компанията Brite Solar, базирана в Солун, Гърция, която се специализира в соларни технологии от ново поколение.
„Искахме да изградим соларен панел, подходящ за земеделието, така че на същата земя да можем да произвеждаме както култури, така и енергия, без едното да пречи на другото“, каза той.
Канопулос и екипът му разработиха соларен панел, покрит с наноматериали, които абсорбират светлинни частици в UV диапазона на слънчевата светлина, които не са полезни нито за фотоволтаични панели, нито за отглеждане на растения. След това ги предават в червения и синия диапазон на видимия спектър, които са полезни и за двете.
По този начин видимата светлина
може да преминава през панелите, като същевременно увеличава както производството на електроенергия, така и фотосинтезата, което прави технологията идеална за използване в оранжерии.
Ползи от чистата енергия
Екипът тества панелите в оранжерии в Гърция, Испания, САЩ и Сингапур и в открито полево отглеждане в Германия, Франция, Нидерландия и Румъния. Тестовете бяха проведени върху различни култури, включително домати, боровинки, декоративни цветя и круши. Резултатите им показаха, че фермерите могат значително да намалят въглеродния си отпечатък, като генерират чиста енергия, докато отглеждат култури.
Освен че фермерите могат да произвеждат собствена енергия, иновативната структура на оранжериите предлага допълнителни предимства. Събира дъждовна вода за използване върху културите и осигурява защита срещу неблагоприятни метеорологични условия. Освен това намалява изпарението на водата, което води до значително намаляване – с около 20-40% – на водата, необходима за напояване.
Екипът на Канопулос сега се разширява и изгражда фабрика в Гърция за автоматизиране и ускоряване на производството на соларно стъкло. Той каза, че с тази фабрика компанията ще може да комбинира нанасяне на нанопокритие със сглобяване на соларни панели, всичко в една производствена линия.
Това ще им помогне да достигнат до повече клиенти, както малки, така и големи фермери, в усилие да направят селскостопанския сектор по-устойчив.
„Смятаме, че широкото използване на тази технология ще декарбонизира земеделието в голяма степен и ще допринесе за устойчиво производство на храни“, каза Канопулос.
https://projects.research-and-...
Изследването в тази статия е финансирано от програмата Horizon на ЕС. Мненията на интервюираните не отразяват непременно тези на Европейската комисия. Ако ви е харесала тази статия, моля, помислете за споделянето ѝ в социалните мрежи.
