Оранжериите в Европа тестват нови технологии за енергийна и водна ефективност в подкрепа на Зеления преход
В провинция Алмерия, Югоизточна Испания фермерите отглеждат между 2,5 и 3,5 милиона тона плодове и зеленчуци всяка година. В този регион оранжериите покриват площ от над 40 000 хектара.
Благодарение на това производство, потребителите на целия континент могат да се наслаждават на свежи краставици, домати и пъпеши през цялата година. Но тези оранжерии не винаги са особено устойчиви по отношение на използването на енергия или вода.
„Ако искаме да ядем свежи краставици, домати и дини през цялата година, трябва да сме наясно, че тяхното отглеждане изразходва много енергия и вода“, казва Серена Данеси, научен сътрудник в Института по енергийни системи и флуидно инженерство (IEFE) в Цюрих, Швейцария. През последните четири тя години ръководи проекта TheGreefa, който получава финансиране от ЕС за разработване на нова, по-енергийно ефективна и екологична система за контролиране както на температурата, така и на влажността в оранжериите.
Ако Европа иска да изпълни целите си в областта на климата и да определи стандарта за устойчиво производство на храни – цел, заложена в стратегията на ЕС „От фермата до трапезата“, приета през 2020 г. – тогава подобряването на устойчивостта на оранжерийното земеделие ще бъде ключова грижа.
Контрол на климата
Промените в климата и необходимостта от по-голям контрол върху средата на отглеждане на културите водят до бърз ръст на броя на оранжериите в цяла Европа в последните години.
През 2018 г., две години преди старта на проекта, Европа разполага с около 210 000 хектара оранжерии, с особено високи концентрации в Испания (70 000 ха), Италия (42 800 ха), Франция, Холандия и в Централна и Източна Европа.
Енергийните нужди на оранжериите обаче се различават в зависимост от местоположението им. TheGreefa обединява изследователи от Италия, Франция, Германия, Испания, Швейцария, Полша и Тунис, за да проучат как предлаганата от тях система работи в различни климатични зони.
“Оранжериите в Централна Европа имат нужда от топлина, поради сравнително студения климат. От друга страна, в Испания те се нуждаят от охлаждане през лятото“, подчертава Данеси. „Има различни проблеми за решаване в различните части на Европа.“
В допълнение към 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 могат лесно да се разпространят и да унищожат реколтата. Освен това, ако влажността е твърде висока, растението няма да може да диша нормално и ще умре.
Създаване на топлина от влага
Гениалното решение, предложено от изследователите на TheGreefa, позволява на собствениците на оранжерии да използват естествено отделената от растенията влага, за да генерират топлина. Това също така дава възможност за извличане на чиста вода от излишната влажност, като по този начин спестява както вода, така и енергия.
Технологията накратко: Солевият разтвор абсорбира всяка повишена влага в оранжерията, освобождавайки топлина в процеса чрез термохимична реакция.
„Можем да обезвлажняваме въздуха и да създаваме топлина едновременно“, споделя Данеси.
Допълнително предимство е, че този процес на абсорбиране елиминира необходимостта от вентилация, намалявайки драстично количеството загубена топлина, когато прозорците трябва да се отварят, за да премахнете излишната влага.
След като солният разтвор абсорбира възможно най-много вода, той може да бъде регенериран с помощта на ниско ниво на топлина, произведено от излишната слънчева енергия. Това разделя солта и водата, оставяйки соления разтвор готов за съхранение и повторно използване, когато е необходимо.
Дехидратиращият ефект, създаден от соления разтвор, може да се използва и за сушене на пресни продукти като билки и плодове, с цел удължаване на срока на годност. Работата се случва при ниски температури, което позволява качества като мирис и вкус да останат непокътнати.
Технологията е тествана в оранжерии в Швейцария и Тунис. В Швейцария акцентът е върху отоплението и сезонното съхранение, докато в южните страни изследователите се фокусират върху енергийната ефективност и възстановяването на водата.
„При оценката на резултатите са налице икономии на енергия“, казва още Данеси. Така например в швейцарската оранжерия системата на TheGreefa намалява необходимостта от топлинна енергия с 50%.“
Въпреки че е обещаваща, тази технология все още е далеч от широко приложение. Пилотното тестване за момента ще продължи в по-малки среди, преди да премине към по-голям мащаб.
Земеделието става соларно
Собствениците на оранжерии вече започват да се възползват от големите площи, които заемат, инсталирайки агрофотоволтаици на покрива. Едно от сериозните предизвикателства обаче е, че слънчевите панели обикновено не пропускат светлина, което ги възпира от поставяне върху култури, защото ще ги засенчат и ще спрат техния растеж.
Електроинженерът Ник Канопулос решава да реши този проблем с помощта на тригодишен проект, финансиран от ЕС, наречен PanePowerSW. Ник е главен изпълнителен директор на стартиращата компания Brite Solar, базирана в Солун и е специализирана в слънчеви технологии от следващо поколение.
„Искахме да изградим соларен панел, подходящ за селското стопанство, така че на една и съща земя да можем да произвеждаме както култури, така и енергия, без едното да пречи на другото“, казва той.
Така Канопулос и неговият екип разработват слънчев панел, покрит с наноматериали, които абсорбират светлинните частици в UV обхвата на слънчевата светлина, които не са полезни нито за фотоволтаични панели, нито за отглеждане на растения. След това ги препредава 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 повишава производството на електроенергия 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 при отглеждане на открито в Германия, Франция, Холандия и Румъния. Проведени са тестове върху различни култури, включително домати, боровинки, декоративни цветя и крушови дървета. Техните резултати показват, че фермерите могат значително да намалят своя въглероден отпечатък, като генерират чиста енергия, докато се занимават със земеделие.
Освен че помага на фермерите да произвеждат собствена енергия, иновативната оранжерийна технология предлага допълнителни предимства. Тя събира дъждовна вода за използване върху културите и осигурява защита срещу неблагоприятно време. Освен това, намалява изпаряването на водата, което води до спад с межди 20 и 40% на водните ресурси, необходими за напояване.
Екипът на Канопулос вече се разширява и изгражда фабрика в Гърция за автоматизиране и ускоряване на производството на соларно стъкло. Това ще им помогне да достигнат до повече клиенти, както малки, така и големи фермери, в опит да направят селскостопанския сектор по-устойчив.
„Смятаме, че широкото използване на тази технология ще декарбонизира селското стопанство до голяма степен и ще допринесе за устойчиво производство на храни“, каза Канопулос.
