更环保的温室承诺更节能的种植能力
得益于欧盟资助的研究，温室种植水果和蔬菜很快可能变得更加环保。
2024年7月16日，作者：Bárbara Pinho
在西班牙东南部的阿尔梅里亚省，农民每年在阿尔梅里亚的“温室之海”中种植大约250万到350万吨水果和蔬菜。在这一地区，温室一望无际，覆盖面积超过40,000公顷（400平方公里）。
部分由于这种生产，整个大陆的消费者全年都能享用黄瓜、西红柿和甜瓜等食物。但有一个问题，这些温室在能源和水的使用方面并不总是很可持续。
塞雷娜·丹尼西是瑞士苏黎世能源系统与流体工程研究所（IEFE）的研究员。她专注于热能工程和热回收，在过去四年里，一直领导着TheGreefa项目，该项目获得了欧盟的资助，旨在开发一种新的、更节能和环保的系统来控制温室的温度和湿度。
如果欧洲希望实现其气候目标，并设定可持续食品生产的标准——这一目标在欧盟2020年通过的“从农场到餐桌”战略中提出——那么提高温室农业的可持续性将是一个关键问题。
“如果我们想全年吃黄瓜、西红柿和西瓜，我们需要意识到它们的种植消耗大量的能源和水，”丹尼西说。
气候控制
气候条件的变化以及对作物生长环境进行更好控制的需要，导致欧洲各地商业温室种植的快速扩展。
2018年估计，欧洲大约有21万公顷（2100平方公里）的温室，特别集中在西班牙（7万公顷）、意大利（42800公顷）、法国、荷兰以及中东欧。
然而，温室的能源需求因位置不同而有所不同。TheGreefa汇集了来自意大利、法国、德国、西班牙、瑞士、波兰和突尼斯的研究人员，以研究他们提出的系统在不同气候区的表现。
“中欧的温室需要供暖，因为那里很冷。另一方面，在西班牙，它们在夏天需要降温，”丹尼西说。“所以欧洲不同地区有不同的问题。”
除了温度，湿度控制也是一个问题。当水从植物中蒸发，在一个称为“蒸腾作用”的过程中，湿度水平会上升并可能变得危险地高。高湿度会导致真菌病，真菌病可以很容易传播并毁坏作物。此外，如果湿度过高，植物将无法正常蒸腾并会死亡。
湿度产生热量
TheGreefa研究人员提出的巧妙解决方案使温室所有者能够利用植物自然释放的湿气来产生热量。它还可以从过量的湿气中回收纯水，从而节省水和能源。
一种盐溶液吸收温室内增加的湿气，通过热化学反应释放热量。
“我们可以同时除湿空气和产生热量，”丹尼西说。
另一个好处是，这种吸收过程消除了通风的需要，大大减少了为了去除过量湿气而必须打开窗户时的热量损失。
一旦盐溶液吸收了尽可能多的水，就可以利用多余太阳能产生的低级热量进行再生。这样可以分离盐和水，使盐溶液准备好在需要时储存和再利用。
盐溶液产生的脱水效果还可以用于干燥新鲜农产品，如香草和水果，以延长其保质期。由于其在低温下工作，气味和味道等品质保持不变。
该技术已在瑞士和突尼斯的温室中进行了测试。在瑞士，重点是供暖和季节性储存，而在南部国家，重点是能源效率和水回收。
“我们现在正在评估结果，并看到了一些节能效果，”丹尼西说。“在瑞士的温室中，我们的系统将热能需求减少了50%。”
尽管前景看好，但这种技术在商业温室中的广泛应用还需时日。目前，试点测试将在较小规模的环境中继续进行，然后再推广到更大规模。
农业走向太阳能
温室变得更加可持续的另一种方式是利用这些结构占据的大片阳光照射区域。这使温室处于利用阳光产生清洁电力的独特位置。
然而，一个挑战是，太阳能板往往是不透明的，所以不能放置在作物上方，否则这些作物将无法生长。这是电气工程师尼克·卡诺普洛斯决定在为期三年的欧盟资助项目PanePowerSW中解决的挑战，该项目于2021年结束。
尼克·卡诺普洛斯是总部位于希腊塞萨洛尼基的初创公司Brite Solar的首席执行官，该公司专注于下一代太阳能技术。
“我们想建造一个适用于农业的太阳能板，这样在同一块土地上，我们可以同时生产农作物和能源，而不会相互妨碍，”他说。
卡诺普洛斯和他的团队开发了一种涂有纳米材料的太阳能板，这些纳米材料吸收阳光中紫外线范围内的光粒子，这些光粒子对光伏板和植物生长都没有用处。然后，它们在可见光谱的红色和蓝色范围内重新传输，这对两者都有用。
可见光因此能够通过太阳能板，同时提高电力生产和光合作用，使这项技术非常适合在温室中使用。
清洁能源的好处
该团队在希腊、西班牙、美国和新加坡的温室中，以及在德国、法国、荷兰和罗马尼亚的露天栽培中测试了这些太阳能板。测试了不同的作物，包括西红柿、蓝莓、观赏花卉和梨树。他们的结果表明，农民可以在种植作物的同时，通过产生清洁能源显著减少二氧化碳足迹。
除了农民能够生产自己的能源外，创新的温室结构还提供了其他优势。它收集雨水用于作物，并提供对恶劣天气的保护。它还减少了水的蒸发，使灌溉所需的水量显著减少——约20-40%。
卡诺普洛斯的团队现在正在扩展，在希腊建造一座工厂，以自动化和加速太阳能玻璃的生产。他说，通过这家工厂，公司将能够在一条生产线上结合纳米涂层的应用和太阳能板的组装。
这将帮助他们在努力使农业部门更可持续的过程中，吸引更多的客户，包括小农和大农。
“我们认为，这项技术的广泛使用将大大减少农业碳排放，并有助于可持续的食品生产，”卡诺普洛斯说。
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本文中的研究由欧盟地平线计划资助。受访者的观点不一定反映欧盟委员会的观点。如果您喜欢这篇文章，请考虑在社交媒体上分享。
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