Sisteme alternative de încălzire a serelor pentru cultivarea legumelor și a plantelor proaspete în timpul iernii.
Ca urmare a creșterii prețurilor combustibililor fosili și a restricțiilor privind emisiile de CO2 și alți poluanți, este necesar să se găsească sisteme alternative de încălzire a serelor pentru cultivarea legumelor și a plantelor proaspete în timpul iernii. O alternativă posibilă este utilizarea energie solara. Încălzirea serelor în timpul nopții cu energie solară necesită o combinație de mai multe componente bazate pe următoarele principii: 1. absorbția energiei din soare (ziua), 2. stocarea energiei și evitarea pierderilor de energie în împrejurimi și 3 folosind energia noaptea.
Absorbția energiei solare este crescută prin acoperirea solului cu o foaie de plastic transparentă. Solul udat are capacitatea de a stoca o cantitate mare de energie termică. O metodă suplimentară de absorbție și stocare a energiei solare este plasarea tuburilor de apă transparente orizontale și verticale din polietilenă în tunelurile de seră (figurile 3 și 4). Utilizarea PE negru pentru a construi tuburile de apă permite o absorbție mai mare a căldurii decât tuburile transparente utilizate în mod obișnuit.
Orientarea serii poate crește și absorbția energiei solare. Un tunel orientat spre est-vest va absorbi mult mai multă energie decât o structură similară orientată spre nord-sud. Amplasarea tuburilor de apă verticale autoportante pe partea de nord ca „perete de apă” mărește absorbția și stocarea energiei, crescând astfel temperaturile nocturne cu efect de seră până la 16 C0 în Israel, în funcție de radiațiile locale și condițiile climatice.
Pierderile de energie din mediul înconjurător sunt reduse prin acoperirea serii cu un strat dublu de foi de plastic cu blocaj IR, cu un spațiu de aer între foi sau prin utilizarea ecranelor termice sau a păturilor de izolare. De la apusul soarelui, când nu mai există acumulare de căldură, tuburile de apă și solul eliberează energie termică în volumul de seră.
Aplicații practice similare ale acestor principii sunt utilizate în alte părți ale lumii. În părți din China, energia solară este stocată într-un perete gros făcut din cărămidă de noroi sau lut. În Israel, am aplicat aceste principii în tuneluri pentru creșterea busuiocului. Combinația acestor componente ne-a permis să creștem busuioc (o cultură de vară) iarna, crescând în același timp producția, prevenind bolile plantelor și îmbunătățind calitatea, reducând în același timp costurile și emisiile de gaze cu efect de seră.
Utilizarea tuburilor orizontale de apă nu este o metodă nouă, deoarece a fost încercată cu ani în urmă. Chiar dacă tuburile orizontale au o contribuție la încălzirea serii, acestea se află în cel mai prost loc din seră, cel mai rece și mai umbrit loc și sunt expuse la deteriorări mecanice. O soluție unică de aranjare a tuburilor de apă pe verticală este o soluție bună și eficientă la problemele tuburilor de apă orizontale. Ele stau independent, nu sunt susținute de structura de seră. Acestea au un cadru rigid realizat dintr-un manșon din tablă de metal sau sunt susținute folosind un manșon realizat dintr-o plasă de sârmă metalică.
Tuburile verticale sunt expuse la soare și nu sunt în calea lucrătorilor din seră. Este posibil să depozitați un volum mult mai mare de apă în seră pentru a permite o stocare mai mare a energiei termice. Poziționarea corectă a tuburilor verticale reduce problemele de umbrire în timpul iernii și este potrivită pentru sere cu mai multe etaje și orientări nord-sud în tunelurile de acces.
Orientarea tunelului walk-in are o influență majoră asupra absorbției energiei solare. Orientarea est-vest permite mult mai multă lumină solară să intre în seră. Iarna, când soarele este scăzut, razele soarelui lovesc acoperirea din plastic a tunelului orientat spre nord, orientat spre sud, într-un unghi ascuțit. Ca urmare, o parte a fasciculului este reflectată. Razele solare care lovesc orientarea est-vest sunt aproape în unghi drept, ceea ce duce la mult mai multă lumină care intră în tunel, ducând la randamente mai mari.
Aceste cunoștințe au dat loc dezvoltării și construcției serii „Eden”. Sera „Eden” este orientată est-vest, iar tuburile verticale sunt situate pe partea de nord. Ele formează un „perete de apă”. Această locație are avantajul că nu există umbrire pe cultură și că nu există perturbări fizice pentru lucrători. O cantitate relativ mare de apă poate fi păstrată în mersul în tunel (8 m3 de apă într-un tunel de 30 m lungime). „Peretele apei” absoarbe energia solară în zilele relativ fierbinți și eliberează căldura în timpul nopții, creând temperaturi optime pentru producția de culturi.
Motivul utilizării apei în tuburi este căldura specifică ridicată a apei în comparație cu alte materiale. Apa este disponibilă și nu va contamina solul dacă tuburile sunt deteriorate. O imagine termică făcută noaptea arată căldura stocată în peretele de apă și influența asupra temperaturii plantei. Randamentul recoltei de busuioc a fost iarna semnificativ mai mare în tunelurile dotate cu un perete de apă.
În concluzie, am dezvoltat un sistem simplu, durabil, nepoluant, fără emisii, pentru cultivarea culturilor de vară iarna, prin creșterea temperaturii folosind doar energia solară. Este posibil să cultivați culturi de busuioc iarna în Israel folosind: mulci din PE, tuburi de apă, ecrane termice și straturi duble de material de acoperire din PE. Cele mai bune rezultate au fost obținute prin utilizarea unui perete de tuburi de apă negre din PE, care se află pe partea de nord a tunelului orientat est-vest.
Orientarea tunelului în direcția est-vest are un avantaj considerabil față de tunelurile orientate nord-sud. Această metodă a făcut posibilă creșterea busuiocului fără boli de iarnă fără a fi necesară pulverizarea chimică a fungicidelor. În funcție de condițiile climatice, există posibilitatea de a utiliza doar unele dintre metodele menționate mai sus pentru a produce randamente ridicate de o calitate excelentă.