Ekologičtější skleníky slibují energeticky úspornější pěstování
Pěstování ovoce a zeleniny ve sklenících by se mohlo brzy stát ekologičtějším díky výzkumu financovanému EU.
16. července 2024, Bárbara Pinho
V provincii Almería v jihovýchodním Španělsku pěstují farmáři odhadem 2,5 až 3,5 milionu tun ovoce a zeleniny ročně v tom, co se stalo známým jako Almerijské moře skleníků. V této oblasti se skleníky táhnou, kam až oko dohlédne, pokrývají plochu přes 40 000 hektarů (400 čtverečních kilometrů).
Díky této produkci si spotřebitelé po celém kontinentu mohou po celý rok užívat potraviny, jako jsou okurky, rajčata a melouny. Má to však háček, tyto skleníky nejsou vždy velmi udržitelné z hlediska spotřeby energie a vody.
Serena Danesi je výzkumnou pracovnicí na Institutu energetických systémů a fluidního inženýrství (IEFE) v Curychu ve Švýcarsku. Specializuje se na tepelnou techniku a rekuperaci tepla a poslední čtyři roky vede projekt TheGreefa, který získal financování od EU na vývoj nového, energeticky úspornějšího a ekologičtějšího systému pro řízení teploty a vlhkosti ve sklenících.
Pokud chce Evropa splnit své klimatické cíle a nastavit standard pro udržitelnou produkci potravin – cíl stanovený v rámci strategie EU Farm to Fork přijaté v roce 2020 – zlepšení udržitelnosti pěstování ve sklenících bude klíčovým problémem.
„Pokud chceme jíst okurky, rajčata a melouny po celý rok, musíme si být vědomi toho, že jejich pěstování spotřebovává hodně energie a vody,“ řekla Danesi.
Klimatická kontrola
Změny klimatických podmínek a potřeba mít větší kontrolu nad prostředím pro pěstování plodin vedly k rychlé expanzi komerčního pěstování ve sklenících po celé Evropě.
V roce 2018 se odhadovalo, že Evropa měla asi 210 000 hektarů (2 100 čtverečních kilometrů) skleníků, s obzvláště vysokou koncentrací ve Španělsku (70 000 ha), Itálii (42 800 ha), Francii, Nizozemsku a ve střední a východní Evropě.
Energetické potřeby skleníků se však liší podle jejich umístění. TheGreefa sdružuje výzkumníky z Itálie, Francie, Německa, Španělska, Švýcarska, Polska a Tuniska, aby zkoumali, jak jejich navrhovaný systém funguje v různých klimatických zónách.
„Skleníky ve střední Evropě potřebují teplo, protože tam je zima. Na druhou stranu ve Španělsku potřebují v létě chlazení,“ řekla Danesi. „Takže různé části Evropy mají různé problémy.“
Kromě teploty je problémem také kontrola vlhkosti. Jak se voda odpařuje z rostlin v procesu známém jako „transpirace“, úroveň vlhkosti stoupá a může se stát nebezpečně vysokou. Vysoká vlhkost může způsobit plísňové choroby, které se mohou snadno šířit a zničit úrodu. Navíc pokud je vlhkost příliš vysoká, rostlina nebude schopna normálně transpirovat a uhynou.
Teplo z vlhkosti
Důmyslné řešení navržené výzkumníky z TheGreefa umožňuje majitelům skleníků využívat vlhkost uvolňovanou přirozeně rostlinami k vytváření tepla. Také umožňuje získat čistou vodu z přebytečné vlhkosti, což šetří jak vodu, tak energii.
Sůl absorbuje zvýšenou vlhkost ve skleníku a uvolňuje teplo v procesu chemické reakce.
„Můžeme odvlhčit vzduch a zároveň vytvářet teplo,“ řekla Danesi.
Další výhodou je, že tento absorpční proces eliminuje potřebu větrání, což drasticky snižuje množství tepla ztraceného při otevírání oken kvůli odstranění přebytečné vlhkosti.
Jakmile sůl absorbuje co nejvíce vody, může být regenerována pomocí nízkoúrovňového tepla produkovaného přebytečnou solární energií. To oddělí sůl od vody, čímž je sůl připravena k opětovnému použití.
Dehydratační účinek vytvořený solí může být také použit k sušení čerstvých produktů, jako jsou byliny a ovoce, aby se prodloužila jejich trvanlivost. Protože funguje při nízkých teplotách, zůstávají zachovány vlastnosti jako vůně a chuť.
Technologie byla testována ve sklenících ve Švýcarsku a Tunisku. Ve Švýcarsku se zaměřili na vytápění a sezónní skladování, zatímco v jižních zemích se zaměřili na energetickou účinnost a získávání vody.
„Nyní vyhodnocujeme výsledky a viděli jsme určité úspory energie,“ řekla Danesi. „Ve švýcarském skleníku náš systém snížil potřebu tepelné energie o 50 %.“
Přestože to vypadá slibně, rozsáhlé využití této technologie v komerčních sklenících je stále daleko. Pilotní testování bude prozatím pokračovat v menším měřítku, než se přesune do většího měřítka.
Pěstování na slunci
Dalším způsobem, jak by se skleníky mohly stát udržitelnějšími, je využití skutečnosti, že tyto struktury zaujímají velké plochy zalité sluncem. To dává skleníkům jedinečnou pozici využít sluneční světlo k výrobě čisté elektřiny.
Jedním z problémů však je, že solární panely bývají neprůhledné, takže je nelze umístit nad plodiny, jinak by nerostly. To byla výzva, kterou se rozhodl přijmout elektroinženýr Nick Kanopoulos v tříletém projektu financovaném EU nazvaném PanePowerSW, který skončil v roce 2021.
Nick Kanopoulos je generálním ředitelem start-up společnosti Brite Solar se sídlem v Soluni v Řecku, která se specializuje na solární technologii nové generace.
„Chtěli jsme vytvořit solární panel vhodný pro zemědělství, aby na stejné půdě mohly vznikat jak plodiny, tak energie, aniž by jedno omezovalo druhé,“ řekl.
Kanopoulos a jeho tým vyvinuli solární panel potažený nanomateriály, které absorbují světelné částice v UV spektru slunečního záření, které nejsou užitečné ani pro fotovoltaické panely, ani pro pěstování rostlin. Poté je přenáší v červené a modré oblasti viditelného spektra, což je užitečné pro obojí.
Viditelné světlo tak může procházet panely a zároveň zvyšuje výrobu elektřiny i fotosyntézu, což činí technologii ideální pro použití ve sklenících.
Výhody čisté energie
Tým testoval panely ve sklenících v Řecku, Španělsku, USA a Singapuru a na otevřeném poli v Německu, Francii, Nizozemsku a Rumunsku. Testy probíhaly na různých plodinách, včetně rajčat, borůvek, okrasných květin a hruškových stromů. Jejich výsledky ukázaly, že farmáři mohou výrazně snížit svou uhlíkovou stopu tím, že při pěstování plodin vyrábějí čistou energii.
Kromě toho, že farmáři mohou vyrábět vlastní energii, inovativní struktura skleníku nabízí další výhody. Zachytává dešťovou vodu pro použití na plodinách a poskytuje ochranu proti nepříznivému počasí. Také snižuje odpařování vody, což vede k výraznému poklesu – asi o 20-40% – množství vody potřebné k zavlažování.
Kanopoulosův tým se nyní rozšiřuje a staví továrnu v Řecku, aby automatizoval a urychlil výrobu solárního skla. Řekl, že s touto továrnou bude společnost schopna kombinovat nanomateriálovou aplikaci s montáží solárních panelů na jedné výrobní lince.
To jim pomůže oslovit více zákazníků, jak malé, tak velké farmáře, ve snaze učinit zemědělský sektor udržitelnějším.
„Domníváme se, že široké využití této technologie výrazně sníží uhlíkovou stopu zemědělství a přispěje k udržitelné produkci potravin,“ řekl Kanopoulos.
Výzkum uvedený v tomto článku byl financován programem EU Horizon. Názory respondentů nemusí nutně odrážet názory Evropské komise. Pokud se vám tento článek líbil, zvažte jeho sdílení na sociálních sítích.
