Πιο πράσινα θερμοκήπια υπόσχονται μεγαλύτερη ενεργειακή αποδοτικότητα στην καλλιέργεια
Η καλλιέργεια φρούτων και λαχανικών σε θερμοκήπια θα μπορούσε σύντομα να γίνει πιο φιλική προς το περιβάλλον χάρη στην έρευνα που χρηματοδοτείται από την ΕΕ.
16 Ιουλίου 2024, από την Bárbara Pinho
Στην επαρχία της Αλμερίας στη νοτιοανατολική Ισπανία, οι αγρότες καλλιεργούν εκτιμώμενα 2,5 έως 3,5 εκατομμύρια τόνους φρούτων και λαχανικών κάθε χρόνο σε αυτό που έχει γίνει γνωστό ως «θάλασσα των θερμοκηπίων» της Αλμερίας. Στην περιοχή αυτή, τα θερμοκήπια εκτείνονται όσο φτάνει το μάτι, καλύπτοντας μια έκταση πάνω από 40.000 εκτάρια (400 τετραγωνικά χιλιόμετρα).
Εν μέρει χάρη σε αυτή την παραγωγή, οι καταναλωτές σε όλη την ήπειρο μπορούν να απολαμβάνουν τρόφιμα όπως αγγούρια, ντομάτες και πεπόνια καθ’ όλη τη διάρκεια του έτους. Όμως, υπάρχει ένα πρόβλημα: αυτά τα θερμοκήπια δεν είναι πάντα πολύ βιώσιμα όσον αφορά την κατανάλωση ενέργειας ή νερού.
Η Serena Danesi είναι ερευνήτρια στο Ινστιτούτο Συστημάτων Ενέργειας και Ρευστών Μηχανικής (IEFE) στη Ζυρίχη της Ελβετίας. Ειδικεύεται στη θερμική μηχανική και την ανάκτηση θερμότητας και, τα τελευταία τέσσερα χρόνια, ηγείται του έργου TheGreefa που έλαβε χρηματοδότηση από την ΕΕ για την ανάπτυξη ενός νέου, πιο ενεργειακά αποδοτικού και φιλικού προς το περιβάλλον συστήματος για τον έλεγχο τόσο της θερμοκρασίας όσο και της υγρασίας στα θερμοκήπια.
Αν η Ευρώπη θέλει να επιτύχει τους κλιματικούς της στόχους και να θέσει το πρότυπο για βιώσιμη παραγωγή τροφίμων – ένας στόχος που ορίστηκε στη στρατηγική «Από το Αγρόκτημα στο Πιάτο» της ΕΕ που υιοθετήθηκε το 2020 – τότε η βελτίωση της βιωσιμότητας της θερμοκηπιακής καλλιέργειας θα είναι μια βασική ανησυχία.
«Αν θέλουμε να τρώμε αγγούρια, ντομάτες και καρπούζια όλο το χρόνο, πρέπει να είμαστε ενήμεροι ότι η καλλιέργειά τους καταναλώνει πολύ ενέργεια και νερό», είπε η Danesi.
Έλεγχος του κλίματος
Οι αλλαγές στις κλιματικές συνθήκες και η ανάγκη να έχουμε περισσότερο έλεγχο στο περιβάλλον καλλιέργειας των καλλιεργειών έχουν οδηγήσει σε ραγδαία επέκταση της εμπορικής θερμοκηπιακής καλλιέργειας σε όλη την Ευρώπη.
Το 2018 εκτιμήθηκε ότι η Ευρώπη είχε περίπου 210.000 εκτάρια (2.100 τετραγωνικά χιλιόμετρα) θερμοκηπίων, με ιδιαίτερα υψηλές συγκεντρώσεις στην Ισπανία (70.000 εκτάρια), την Ιταλία (42.800 εκτάρια), τη Γαλλία, την Ολλανδία και στην Κεντρική και Ανατολική Ευρώπη.
Ωστόσο, οι ενεργειακές ανάγκες των θερμοκηπίων διαφέρουν ανάλογα με την τοποθεσία τους. Το TheGreefa συγκεντρώνει ερευνητές από την Ιταλία, τη Γαλλία, τη Γερμανία, την Ισπανία, την Ελβετία, την Πολωνία και την Τυνησία για να ερευνήσουν πώς το προτεινόμενο σύστημά τους αποδίδει σε διαφορετικές κλιματικές ζώνες.
«Τα θερμοκήπια στην Κεντρική Ευρώπη χρειάζονται θέρμανση επειδή εκεί κάνει κρύο. Αντίθετα, στην Ισπανία χρειάζονται ψύξη το καλοκαίρι», είπε η Danesi. «Έτσι, υπάρχουν διαφορετικά προβλήματα για διαφορετικά μέρη της Ευρώπης».
Εκτός από τη θερμοκρασία, ο έλεγχος της υγρασίας είναι επίσης ένα ζήτημα. Καθώς το νερό εξατμίζεται από τα φυτά σε μια διαδικασία γνωστή ως «διαπνοή», τα επίπεδα υγρασίας αυξάνονται και μπορούν να γίνουν επικίνδυνα υψηλά. Η υψηλή υγρασία μπορεί να προκαλέσει μυκητιασικές ασθένειες, οι οποίες μπορούν εύκολα να εξαπλωθούν και να καταστρέψουν μια καλλιέργεια. Επιπλέον, αν η υγρασία είναι πολύ υψηλή, το φυτό δεν θα μπορέσει να διαπνεύσει κανονικά και θα πεθάνει.
Θερμότητα από την υγρασία
Η ευφυής λύση που προτείνουν οι ερευνητές του TheGreefa επιτρέπει στους ιδιοκτήτες θερμοκηπίων να χρησιμοποιούν την υγρασία που απελευθερώνουν φυσικά τα φυτά για την παραγωγή θερμότητας. Επίσης, καθιστά δυνατή την ανάκτηση καθαρού νερού από την υπερβολική υγρασία, εξοικονομώντας τόσο νερό όσο και ενέργεια.
Ένα διάλυμα αλατιού απορροφά την αυξημένη υγρασία στο θερμοκήπιο, απελευθερώνοντας θερμότητα μέσω μιας θερμοχημικής αντίδρασης.
«Μπορούμε να αφυγράνουμε τον αέρα και να δημιουργούμε θερμότητα ταυτόχρονα», είπε η Danesi.
Ένα πρόσθετο πλεονέκτημα είναι ότι αυτή η διαδικασία απορρόφησης εξαλείφει την ανάγκη για εξαερισμό, μειώνοντας δραστικά την ποσότητα θερμότητας που χάνεται όταν χρειάζεται να ανοίγουν τα παράθυρα για να απαλλαγούν από την υπερβολική υγρασία.
Μόλις το διάλυμα αλατιού απορροφήσει όσο το δυνατόν περισσότερη υγρασία, μπορεί στη συνέχεια να αναγεννηθεί χρησιμοποιώντας χαμηλή θερμότητα που παράγεται από πλεονάζουσα ηλιακή ενέργεια. Αυτό διαχωρίζει το αλάτι και το νερό, αφήνοντας το διάλυμα αλατιού έτοιμο να αποθηκευτεί και να επαναχρησιμοποιηθεί όταν χρειαστεί.
Το αποτέλεσμα αφυδάτωσης που δημιουργείται από το διάλυμα αλατιού μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για την ξήρανση φρέσκων προϊόντων όπως βότανα και φρούτα για να παραταθεί η διάρκεια ζωής τους. Επειδή λειτουργεί σε χαμηλές θερμοκρασίες, διατηρούνται ανέπαφες οι ιδιότητες όπως η μυρωδιά και η γεύση.
Η τεχνολογία δοκιμάστηκε σε θερμοκήπια στην Ελβετία και την Τυνησία. Στην Ελβετία η εστίαση ήταν στη θέρμανση και την εποχιακή αποθήκευση, ενώ στις νότιες χώρες η εστίαση ήταν στην ενεργειακή αποδοτικότητα και την ανάκτηση νερού.
«Τώρα αξιολογούμε τα αποτελέσματα και έχουμε δει κάποιες εξοικονομήσεις ενέργειας», είπε η Danesi. «Στο θερμοκήπιο της Ελβετίας, το σύστημά μας μείωσε τις απαιτήσεις θερμικής ενέργειας κατά 50%».
Αν και είναι υποσχόμενο, η ευρεία εφαρμογή αυτής της τεχνολογίας σε εμπορικά θερμοκήπια είναι ακόμα μακριά. Η πιλοτική δοκιμή θα συνεχιστεί, προς το παρόν, σε μικρότερης κλίμακας περιβάλλοντα πριν μεταβεί σε μεγαλύτερη κλίμακα.
Η γεωργία γίνεται ηλιακή
Ένας άλλος τρόπος με τον οποίο τα θερμοκήπια θα μπορούσαν να γίνουν πιο βιώσιμα είναι να επωφεληθούν από το γεγονός ότι αυτές οι δομές καταλαμβάνουν μεγάλες εκτάσεις που λούζονται στο ηλιακό φως. Αυτό θέτει τα θερμοκήπια σε μοναδική θέση να χρησιμοποιούν το ηλιακό φως για να παράγουν καθαρή ηλεκτρική ενέργεια.
Ένα πρόβλημα, ωστόσο, είναι ότι τα ηλιακά πάνελ τείνουν να είναι αδιαφανή, επομένως δεν μπορούν να τοποθετηθούν πάνω από τις καλλιέργειες, αλλιώς αυτές δεν θα αναπτυχθούν. Αυτή ήταν η πρόκληση που αποφάσισε να αναλάβει ο ηλεκτρολόγος μηχανικός Nick Kanopoulos σε ένα τριετές έργο χρηματοδοτούμενο από την ΕΕ με τίτλο PanePowerSW, που ολοκληρώθηκε το 2021.
Ο Nick Kanopoulos είναι Διευθύνων Σύμβουλος της νεοσύστατης εταιρείας Brite Solar με έδρα τη Θεσσαλονίκη, Ελλάδα, που ειδικεύεται στην τεχνολογία ηλιακής ενέργειας επόμενης γενιάς.
«Θέλαμε να κατασκευάσουμε ένα ηλιακό πάνελ κατάλληλο για τη γεωργία, ώστε στην ίδια γη να μπορούμε να παράγουμε τόσο καλλιέργειες όσο και ενέργεια χωρίς το ένα να εμποδίζει το άλλο», είπε.
Ο Kanopoulosκαι η ομάδα του ανέπτυξαν ένα ηλιακό πάνελ επικαλυμμένο με νανοϋλικά που απορροφούν φωτονίων στο φάσμα υπεριώδους ακτινοβολίας του ηλιακού φωτός, που δεν είναι χρήσιμο για τα φωτοβολταϊκά πάνελ ή τα φυτά. Στη συνέχεια τα μεταδίδει ξανά στο κόκκινο και μπλε φάσμα του ορατού φάσματος, που είναι χρήσιμα και για τα δύο.
Το ορατό φως μπορεί έτσι να περνάει μέσα από τα πάνελ ενώ ενισχύεται τόσο η παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας όσο και η φωτοσύνθεση, καθιστώντας την τεχνολογία ιδανική για χρήση σε θερμοκήπια.
Οφέλη από την καθαρή ενέργεια
Η ομάδα δοκίμασε τα πάνελ σε θερμοκήπια στην Ελλάδα, την Ισπανία, τις ΗΠΑ και τη Σιγκαπούρη, και σε ανοιχτή καλλιέργεια σε Γερμανία, Γαλλία, την Ολλανδία και Ρουμανία. Δοκιμές έγιναν σε διάφορες καλλιέργειες, συμπεριλαμβανομένων ντομάτας, μύρτιλων, καλλωπιστικών λουλουδιών και αχλαδιών. Τα αποτελέσματά τους έδειξαν ότι οι αγρότες μπορούν να μειώσουν σημαντικά το αποτύπωμα διοξειδίου του άνθρακα τους παράγοντας καθαρή ενέργεια ενώ καλλιεργούν.
Εκτός από το ότι οι αγρότες μπορούν να παράγουν τη δική τους ενέργεια, η καινοτόμος δομή του θερμοκηπίου προσφέρει περαιτέρω πλεονεκτήματα. Συλλέγει νερό της βροχής για χρήση στις καλλιέργειες και παρέχει προστασία από τις αντίξοες καιρικές συνθήκες. Μειώνει επίσης την εξάτμιση του νερού, με αποτέλεσμα σημαντική μείωση – περίπου 20-40% – της ποσότητας νερού που χρειάζεται για άρδευση.
Η ομάδα του Kanopoulos επεκτείνεται τώρα και κατασκευάζει ένα εργοστάσιο στην Ελλάδα για να αυτοματοποιήσει και να επιταχύνει την παραγωγή ηλιακού γυαλιού. Είπε ότι με αυτό το εργοστάσιο, η εταιρεία θα μπορέσει να συνδυάσει την εφαρμογή νανοεπικάλυψης με τη συναρμολόγηση ηλιακών πάνελ, όλα σε μια γραμμή παραγωγής.
Αυτό θα τους βοηθήσει να φτάσουν σε περισσότερους πελάτες, τόσο μικρούς όσο και μεγάλους αγρότες, σε μια προσπάθεια να καταστήσουν τον γεωργικό τομέα πιο βιώσιμο.
«Πιστεύουμε ότι η ευρεία χρήση αυτής της τεχνολογίας θα αποανθρακώσει σε μεγάλο βαθμό τη γεωργία και θα συμβάλει στη βιώσιμη παραγωγή τροφίμων», είπε ο Kanopoulos.
[Πηγή](https://projects.research-and-...).
Η έρευνα σε αυτό το άρθρο χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα Horizon της ΕΕ. Οι απόψεις των ερωτηθέντων δεν αντικατοπτρίζουν απαραίτητα αυτές της Ευρωπαϊκής Επιτροπής. Αν σας άρεσε αυτό το άρθρο, παρακαλούμε σκεφτείτε να το μοιραστείτε στα μέσα κοινωνικής δικτύωσης.
