Геотермальное тепличное хозяйство
Геотермальное тепличное хозяйство — это сельскохозяйственная практика, которая выделяется как современный метод сельскохозяйственного производства и использует геотермальную энергию для создания тепличных условий. Этот метод обеспечивает желаемый уровень температуры и влажности внутри теплицы, используя подземную горячую воду и пар. Использование геотермальной энергии таким образом считается экологически чистой сельскохозяйственной практикой. Геотермальное тепличное хозяйство использует энергию, полученную из геотермальных источников, для контроля условий выращивания растений и обеспечения оптимальных условий роста. Температура, влажность и другие факторы окружающей среды внутри теплицы точно контролируются, что позволяет выращивать фрукты, овощи и другие растительные продукты более эффективно и качественно. Этот метод используется для поддержки сельскохозяйственного производства, особенно в регионах с холодным климатом или в местах с нестабильными климатическими условиями. Геотермальное тепличное хозяйство выделяется такими преимуществами, как обеспечение экономии энергии, поощрение практик устойчивого сельского хозяйства и вклад в местную экономику.
Почему тепличное хозяйство
Учитывая богатые земельные ресурсы и высокую продуктивность нашей страны, тепличное хозяйство является важным производственным сектором, который снижает безработицу, позволяет получать больше продукции с единицы площади и экономически укрепляет сельскохозяйственную деятельность в сельских районах. По этой причине оно играет роль снижения миграции из сельских районов в города по экономическим причинам. Постоянный рост населения мира вызывает опасения, что сельскохозяйственных угодий будет недостаточно. С сокращением сельскохозяйственных площадей и ростом населения наблюдается, что технологические разработки приводят к изменениям в сельскохозяйственном секторе, и технологии беспочвенного земледелия становятся все более распространенными. Благодаря сельскохозяйственным технологиям необходимое производство может осуществляться с использованием методов беспочвенного земледелия, и может быть достигнуто значительное увеличение урожайности полученных продуктов.
Почему геотермальное тепличное хозяйство
В современных теплицах, где осуществляется беспочвенное земледелие, потребности растений в отоплении, освещении, вентиляции и углекислом газе могут надлежащим образом удовлетворяться в течение всего года, обеспечивая непрерывное производство. Однако отопление, в частности, является наиболее важным элементом затрат и имеет ограничивающее влияние. При отоплении теплиц наряду с ископаемым топливом (мазут, уголь, СУГ, природный газ и т. д.) используются также возобновляемые источники энергии (солнечная энергия, геотермальная энергия, биомасса и т. д.). В то время как качественный уголь может быть экономичным среди ископаемых видов топлива, стоимость отопления еще больше снижается в регионах, где имеются геотермальные источники горячей воды. Использование геотермальной энергии в сельскохозяйственном производстве не только обеспечивает необходимую растениям температуру, но и позволяет осуществлять производство непрерывно в любой период года, за исключением периодов экстремальной жары. В теплицах с регулярным отоплением повышается качество продукции, а риск заболеваний сводится к минимуму. Преимущества геотермального тепличного хозяйства:
- Геотермальная энергия — это возобновляемый, экономичный (дешевый), экологически чистый (чистый) и отечественный источник энергии.
- Геотермальная энергия является более экономически эффективным вариантом по сравнению с другими источниками энергии, что особенно повышает конкурентное преимущество операторов теплиц.
- Низкотемпературные источники, сточные воды, образующиеся при производстве электроэнергии, могут быть использованы для отопления теплиц.
- Для устойчивого производства важно, чтобы современные теплицы имели площадь не менее 25-30 декар. Уменьшение площади может увеличить производственные затраты и затруднить процессы маркетинга.
- Для устойчивого и экологически чистого производства, а также качественного и высокого урожая следует отдавать предпочтение предприятиям с геотермальными теплицами.
Грантовая поддержка теплиц
В целях поддержки инвестиций в теплицы Низкопроцентный инвестиционный и операционный кредит на сельскохозяйственное производство, предлагаемый T.C. Ziraat Bankası A.Ş и Сельскохозяйственными кредитными кооперативами, обеспечивает 50% поддержку процентной ставки по кредитам до 25 000 000 турецких лир. Кроме того, в рамках Программы поддержки инвестиций в развитие сельских районов предоставляется 50% грантовая поддержка, а в рамках IPARD (Программа развития сельских районов Европейского Союза) — 55-65% грантовая поддержка в зависимости от провинции. На этапе закрытого производства также существуют поддержки TARSİM, органического и надлежащего сельского хозяйства, биотехнической и биологической борьбы.
Потенциал геотермального тепличного хозяйства
Сельское хозяйство — это традиционная деятельность и экономический сектор, который напрямую влияет на экономическую и социальную жизнь в нашей стране и в мире, определяя образ жизни общества. Сельское хозяйство является стратегическим сектором благодаря таким преимуществам, как его вклад в национальный доход и занятость, обеспечение сырьем промышленности, основанной на сельском хозяйстве, получение иностранной валюты через экспорт, удовлетворение потребностей растущего населения в питании, защита окружающей среды и биоразнообразия, а также его способность уменьшать негативные последствия экономических кризисов.
Сельское хозяйство сегодня проходит через промышленную эволюцию, становясь предметом торговли, и в этом процессе потребность в энергии возрастает. Наряду с этими изменениями в сельскохозяйственном секторе большое значение приобретает разнообразие источников энергии. В этом контексте использование возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственной деятельности играет критическую роль для устойчивого развития сектора. Увеличение использования возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном секторе важно не только для удовлетворения энергетических потребностей, но и с точки зрения снижения воздействия на окружающую среду.
Наша страна занимает 7-е место в мире и первое место в Европе по ресурсам геотермальной энергии. Геотермальные источники энергии могут использоваться в различных областях, таких как производство электроэнергии, термальный туризм, отопление жилых помещений, тепличное хозяйство, сушка свежих фруктов и овощей и пресноводное рыбоводство. Поэтому эффективное использование геотермальных ресурсов в нашей стране имеет большое значение для удовлетворения энергетических потребностей, экономического роста и устойчивого развития.
Мировые данные по геотермальной энергии и тепличному хозяйству
Согласно отчету Всемирного геотермального конгресса, во всем мире действуют геотермальные электростанции общей установленной мощностью 70 329 МВт-т. Согласно отчету Международной геотермальной ассоциации, к 2050 году этот показатель планируется увеличить до 250 000 МВт-т. Установленная мощность отопления теплиц в период с 1995 по 2015 год увеличилась примерно на 69%. Общий объем ежегодного использования геотермальной энергии за тот же период увеличился примерно на 423%. При рассмотрении распределения по странам общей установленной геотермальной мощности в размере 70 329 МВт-т и общего энергопотребления в размере 587 786 ТДж/год во всем мире видно, что Турция имеет долю 4% по общей установленной мощности и 8% по ежегодному объему использования. Во всем мире насчитывается около 5 миллионов декар тепличных площадей, и около 1,8 миллиона декар из этих теплиц расположены в европейских странах. 85% от общей площади теплиц составляют теплицы с пластиковым покрытием, а 15% — стеклянные теплицы.
Данные по геотермальной энергии и тепличному хозяйству в Турции
Турция является ведущей страной в мире по потенциалу геотермальной энергии. Геотермальная энергия используется в Турции в самых разных областях, таких как «Обогрев помещений», «Центральное отопление», «Отопление теплиц», «Сельскохозяйственная сушка», «Термальные источники» и «Геотермальные тепловые насосы». Области, в которых Турция является пионером в использовании геотермальной энергии, — это термальные источники, центральное отопление и отопление теплиц. Особенно в области закрытого грунта Турция входит в число первых 4 стран мира и занимает второе место в Европе после Испании.
Площади закрытого грунта, составлявшие в 2002 году 540 тысяч декар, в 2019 году достигли 790 тысяч декар, увеличившись на 47%. В то время как 454 тысячи декар от общей площади закрытого грунта составляют тепличные площади, 13 тысяч декар из них составляют современные тепличные площади. Средний размер современных теплиц составляет 27 декар.
72% предприятий закрытого грунта составляют высокотехнологичные системы (стеклянные и пластиковые теплицы, высокие туннели), а 28% — низкие туннели. По состоянию на 2020 год производство в закрытом грунте осуществляется в 72 провинциях Турции. Большая часть деятельности в этой области сосредоточена в провинциях Анталья, Мерсин, Адана, Мугла, Айдын и Измир, и составляет 91% от общего объема закрытого грунта. В 93% тепличных площадей выращиваются овощи, в 7% — фрукты и в 1% — декоративные растения. В последние годы деятельность по тепличному хозяйству с геотермальным отоплением в Турции быстро возросла, и производство в геотермальных тепличных зонах осуществляется 11 месяцев в году.
Турция занимает седьмое место в мире и первое место в Европе по потенциалу ресурсов геотермальной энергии. В Турции площадь теплиц, отапливаемых геотермальной энергией, составляет 4 344 декара, и существует потенциал для отопления 30 000 декар тепличных площадей за счет геотермальных ресурсов.
Как осуществляется геотермальное тепличное хозяйство
Вода высокой температуры, выходящая из геотермальных скважин, смешивается с холодной водой (после снижения температуры воды до 75-80°C) и направляется в теплицы. В зависимости от суточного повышения температуры температура воды, подаваемой в теплицы, снижается еще больше, и задействуются системы вентиляции. Вентиляция также обеспечивает попадание углекислого газа, необходимого растениям, внутрь теплицы. Для процесса отопления используются стальные изолированные трубы, проложенные внутри теплиц. Отопление чаще всего применяется зимой, когда средние значения температуры минимальны. Хотя во многих теплицах есть термометры, система отопления зависит не только от показаний термометра. Цель состоит не только в защите растений от мороза, но и в обеспечении температуры, необходимой для продолжения развития растений. Однако отопление многих теплиц в Турции часто осуществляется не для достижения оптимальной температуры, желаемой растениями, из-за высоких затрат, а для предотвращения ущерба от мороза. Потому что затраты на отопление довольно высоки. Если температура остается ниже 10-12°C в течение нескольких дней подряд, это может негативно сказаться на урожайности и качестве. В Турции в тепличном хозяйстве обычно используются геотермальные ресурсы с температурой выше 70°C.
Где осуществляется геотермальное тепличное хозяйство
Геотермальные тепличные зоны обычно распространены в регионах Эгейского моря, Центральной Анатолии и Юго-Восточной Анатолии. В провинциях Адыяман, Афьонкарахисар, Агры, Аксарай, Айдын, Денизли, Балыкесир, Эскишехир, Измир, Кыршехир, Кютахья, Конья, Маниса, Невшехир, Сакарья, Шанлыурфа, Ушак, Ван и Йозгат производство осуществляется методом беспочвенного земледелия с использованием геотермальной энергии. Томаты являются наиболее производимым продуктом, а средний размер хозяйства в теплицах с геотермальным отоплением составляет около 21 декара. В этих теплицах обычно предпочтение отдается пластиковым укрывным материалам.
Преимущества геотермальной энергии для отопления теплиц:
- Пригодность низкотемпературного теплоносителя для использования в теплицах (40-45 °C),
- Потребность теплиц в отоплении в холодные дни,
- Преимущество и локальность геотермальной энергии по сравнению с другими источниками энергии,
- Экологичность и устойчивость при принятии соответствующих мер,
- Низкие затраты на отопление побуждают производителей к выращиванию в весенний и осенний периоды, однако это может привести к снижению предложения продукции и росту цен в переходные периоды.
- При предпочтении геотермальной энергии, особенно для использования в теплицах; производственные затраты снижаются, становятся надежными и отслеживаемыми,
- Достигается высокое конкурентное преимущество и ценность бренда,
- Для современного и планового производства предусматривается создание Организованных тепличных зон.
Увеличивают ли геотермальные ресурсы эффективность тепличного хозяйства?
Да, геотермальные ресурсы увеличивают эффективность тепличного хозяйства. Геотермальная энергия используется в системах отопления теплиц, помогая обеспечить желаемые температурные условия в теплицах. Будучи недорогим и экологически чистым источником энергии, геотермальная энергия делает тепличное хозяйство экономичным и устойчивым. Это дает важное преимущество для оптимизации роста растений, повышения продуктивности и обеспечения подходящих климатических условий для выращивания фруктов и овощей.
Системы геотермального тепличного хозяйства
Системы геотермального отопления теплиц
Основным критерием при выборе системы является не эффективное использование геотермальной энергии или экономичность, а предпочтение производителя. Другими словами, за основу берется урожайность с точки зрения выращиваемого продукта. Однако на данном этапе температура источника играет важную роль в выборе. Системы геотермального отопления теплиц обычно бывают следующих 4 типов:
- Системы оребренных труб (серпантин): Серпантинные системы в основном создаются путем добавления стальных или алюминиевых ребер круглой и прямоугольной формы на стальные трубы. Серпантинные системы, основанные на принципах естественной конвекции, непрактичны для отопления теплиц, так как при низких температурах требуют очень длинной укладки. Кроме того, они не обеспечивают достаточной эффективности в местах, требующих принудительной вентиляции. Тем не менее, они имеют низкие затраты на техническое обслуживание и обеспечивают экономию электроэнергии, так как не используют вентиляторы.
- Системы фанкойлов (fan coil), стандартные отопительные агрегаты, низкотемпературные отопительные агрегаты
- Системы почвенного обогрева: Трубы, проложенные под землей, сначала нагревают почву, а затем воздух. В этой системе в качестве материала труб широко используются полибутиленовые трубы из-за их термостойкости (до 80°C) и гибкости. Трубы ПВХ более жесткие и не так устойчивы к температуре, как полибутилен. Системы почвенного обогрева обеспечивают равномерный нагрев, но не могут удовлетворить все потребности в тепле; потому что даже если источник имеет достаточную температуру, перегрев почвы может повредить растениям. При пиковых нагрузках должен быть задействован вторичный нагреватель. Рекомендуемая максимальная температура почвы в теплицах, где находятся люди, составляет 30°C. Растения могут выдерживать несколько более высокие температуры. Важным фактором, на который следует обратить внимание при применении этой системы, является разделение установки на параллельные линии для уменьшения потерь давления, если длина трубы очень велика. Кроме того, для обеспечения равномерного тепла, если расчетное падение температуры внутри трубы составляет более 8°C, следует выполнить двухрядную укладку, чтобы сделать тепловой поток более равномерным по всей теплице.
- Системы отопления гладкими трубами (с естественной конвекцией): В этих системах полибутиленовые (и аналогичные неметаллические трубы) малого диаметра или широко используемые стальные трубы располагаются небольшими группами на определенных высотах. Такое расположение должно быть как можно ближе к земле. Из-за контроля температуры и других причин, указанных выше, следует использовать промежуточный теплообменник. Контроль температуры вместе с теплообменником осуществляется с помощью клапанов, расположенных во многих точках.
В системах отопления теплиц геотермальный теплоноситель обычно не используется напрямую; вместо этого циклы геотермальной и чистой воды разделяются с помощью теплообменника. Это делается для предотвращения коррозии и осаждения в системах со стальными трубами, а также для точного контроля температуры и предотвращения осаждения в системах почвенного обогрева и системах отопления гладкими трубами (из-за естественной конвекции).
Системы полива геотермальных теплиц
Полив — это, в целом, обеспечение корневой зоны растения водой, которую растение не может получить за счет естественных осадков, различными методами. Полив в тепличном хозяйстве означает подачу воды, необходимой для развития растений, в почву с помощью различных систем. Первым шагом к успешному поливу является выбор метода полива, соответствующего характеристикам растения и почвы. Затем важно знать, когда, сколько и как подавать воду. Системы полива, используемые в теплицах:
- Полив с помощью лейки и шланга
- Система поверхностного полива
- Система дождевального полива
- Система капельного полива
- Система полива с перфорированными трубами
- Система подпочвенного полива
- Система полива в песчаной культуре
- Система капиллярного полива
Системы дренажа теплиц
Дренаж — это процесс удаления из почвы избыточной воды, вызванной чрезмерным поливом и осадками в теплице. Дренаж должен применяться внутри и снаружи теплицы.
Преимущества дренажа:
- Он может положительно влиять на развитие корней, обеспечивая хорошую аэрацию почвы.
- Можно предотвратить бактериальные и грибковые заболевания, вызванные чрезмерной влажностью.
- Можно создать стабильную среду, предотвратив падение температуры почвы, вызванное избытком влаги.
- Обеспечивает возможность легкой промывки. Таким образом, это снижает накопление соли в почве.
- Может предотвратить нежелательную мягкость растений.
Климатические требования тепличных растений
Для получения высококачественной и продуктивной продукции важно поддерживать на оптимальном уровне такие факторы, как температура, влажность, свет и CO2, необходимые для развития растений в тепличной среде. Виды растений, выращиваемых в теплицах, обычно являются растениями теплого сезона. Их климатические предпочтения можно резюмировать следующим образом:
- Тепличные растения обычно хорошо адаптированы к температурам в среднем от 17°C до 27°C. Учитывая парниковый эффект, создаваемый солнечной радиацией, дополнительное отопление не требуется, когда среднесуточные значения температуры составляют от 12°C до 22°C.
- Когда среднесуточная температура опускается ниже 12°C, теплицы необходимо отапливать, особенно в ночные часы.
- Когда среднесуточное значение температуры превышает 22°C, в теплицах следует принимать дополнительные меры по охлаждению; в противном случае рост растений может остановиться. Среднесуточная температура от 12°C до 22°C достаточна для естественной вентиляции в теплицах.
- Для хорошего развития растений разница температур между днем и ночью должна составлять от 5°C до 7°C.
- Когда наружная температура поднимается выше 27°C, в теплицах должны быть установлены системы испарительного охлаждения (Pad&Fan).
- Абсолютная максимальная температура для растений не должна превышать 35-40°C.
- В течение трех месяцев года (ноябрь, декабрь, январь) общая продолжительность светового дня должна составлять 500-550 часов.
- Суммарное значение суточной радиации должно составлять 2300 Вт·ч/м²·день. Нижний предел суммарной солнечной радиации для роста растений составляет 1000 Вт·ч/м²·день, поэтому для тепличного производства может потребоваться дополнительное освещение.
- Минимальная температура почвы должна быть 15°C.
- Влажность воздуха должна составлять от 70% до 90%, эти значения находятся в диапазоне, считающемся надежным.
Одним из важных климатических факторов, влияющих на развитие растений, является солнечная радиация и продолжительность инсоляции.
