Osoby zarządzające szklarniami muszą poprawiać produktywność uprawianych przez siebie roślin dla zagwarantowania bezpieczeństwa żywnościowego. Ogrzewanie korzeni roślin jest niezbędne dla uzyskiwania większych plonów, jednak istniejące obecnie technologie, jak systemy grzewcze oparte na konwekcji powietrza, rurociągi z gorącą wodą i ogrzewanie radiacyjne nie są w stanie dostarczyć energii bezpośrednio do roślin.
Obecne metody grzewcze wiążą się ze stratami energii, gdyż ogrzewają całą szklarnię, a nie tylko rośliny. Prowadzi to do strat na poziomie nawet 40% wykorzystywanej energii i ogromnych kosztów w odniesieniu do emisji gazów cieplarnianych. Inne wady to nasilone inwazje szkodników, wysokie zużycie pestycydów związane z niepotrzebnym ogrzewaniem, a także kiepski projekt instalacji grzewczych i elastyczność mechaniczna ograniczona do okrągłych tub i rur.
Celem finansowanego przez UE projektu AgrowFab realizowanego pod programem „Horyzont 2020” była komercjalizacja wykonanych z tkaniny inteligentnych elementów grzewczych nowej generacji przeznaczonych do szklarni, które są odpowiedzią na wiele powyższych wyzwań.
„Produktem jest całoroczny system zarządzania mikrośrodowiskiem korzeni, który obejmuje ogrzewanie, irygację kapilarną i nawadnianie użyźniające. Składa się z innowacyjnej technologicznie tkaniny, która promieniuje ciepłem w postaci dalekiego promieniowania podczerwonego, a także z jednostki kontrolującej środowisko systemu korzeniowego”, mówi koordynator projektu, Yonatan Elimelech de-Wolff.
Dostarczanie ciepła przez tkaninę
Partnerzy projektu wykorzystali wysoce opłacalną i przyjazną dla środowiska tkaninę grzewczą złożoną z włókien nylonowych pokrytych zastrzeżonym, niemetalowym związkiem węgla, dzięki któremu wykazują zdolność do przewodzenia energii elektrycznej.
Ciepło generowane przez napięcie przepływające przez włókna odpromieniowuje bezpośrednio do roślin w postaci dalekiego promieniowania podczerwonego, tworząc wokół nich swoisty mikroklimat.
Jak twierdzi Yonatan Elimelech de-Wolff: „Nasze rozwiązania ma nieograniczony potencjał i mechaniczną elastyczność. Umożliwia też nawożenie gleby, ograniczając konieczność stosowania pestycydów”.
Ponadto, AgrowFab może być zasilany energią ze źródeł odnawialnych, takich jak panele słoneczne czy turbiny wiatrowe, i łączy powyższe zalety z szacowanym na 30 % wzrostem przychodów szklarni.
Badacze opracowali element grzewczy i zademonstrowali jego działanie podczas dużego badania terenowego, a także zoptymalizowali oprogramowanie kontrolne i algorytm.
Rezultatem jest kompletny system oparty na danych empirycznych, którego skuteczność została udowodniona w terenie i który jest gotów do wprowadzenia na rynek.
Większe zyski, mniej szkodników i mniejszy wpływ na środowisko
Konsorcjum ustaliło, że użytkownikami końcowymi powinni być właściciele i zarządcy inteligentnych szklarni, którzy chcą zwiększyć produktywność uprawianych roślin przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia energii. Innymi konsumentami docelowymi są tacy wytwórcy, operatorzy i producenci wyposażenia obsługujący rolników prowadzących uprawy w szklarniach, który chcą przejść na energię ze źródeł odnawialnych.
Wyniki wskazują, że AgrowFab zwiększa plon o 35% i jednocześnie ogranicza straty energii o przynajmniej 40 % poprzez dokładnie ukierunkowane i szybkie dostawy energii cieplnej.
Innymi słowy system to o 35-45 % szybsze i wydajniejsze ogrzewanie w porównaniu z obecnie dostępnymi na rynku systemami grzewczymi dla szklarni.
„System ten zmniejsza także użycie pestycydów o 20% oraz wyróżnia się świetnym projektem i innowacją mechaniczną”, mówi Elimelech de-Wolff.
„Nasza technologia charakteryzuje się niskim śladem węglowym i może być wykorzystywana w połączeniu z odnawialnymi źródłami energii, aby zaspokoić wymogi i przepisy środowiskowe”, dodaje na koniec.
Źrodło: Cordis KE, fot. pixabay.com
