Geothermischer Gewächshausanbau
Geothermischer Gewächshausanbau ist eine landwirtschaftliche Praxis, die als moderne Methode in der landwirtschaftlichen Produktion hervorsticht und geothermische Energie zur Schaffung von Gewächshausumgebungen nutzt. Diese Methode nutzt unterirdisches heißes Wasser und Dampf, um die gewünschten Temperatur- und Feuchtigkeitswerte im Gewächshaus zu gewährleisten. Die Nutzung geothermischer Energie auf diese Weise gilt als umweltfreundliche landwirtschaftliche Praxis. Der geothermische Gewächshausanbau nutzt Energie aus geothermischen Quellen, um die Bedingungen für das Pflanzenwachstum zu kontrollieren und optimale Wachstumsbedingungen zu schaffen. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und andere Umweltfaktoren im Gewächshaus werden präzise gesteuert, was einen effizienteren und qualitativ hochwertigeren Anbau von Obst, Gemüse und anderen pflanzlichen Produkten ermöglicht. Diese Methode wird insbesondere zur Unterstützung der landwirtschaftlichen Produktion in kalten Klimaregionen oder an Orten mit instabilen Klimabedingungen eingesetzt. Der geothermische Gewächshausanbau zeichnet sich durch Vorteile wie Energieeinsparung, Förderung nachhaltiger landwirtschaftlicher Praktiken und Beitrag zur lokalen Wirtschaft aus.
Warum Gewächshausanbau
In Anbetracht des reichen Bodenreichtums und der hohen Fruchtbarkeit unseres Landes ist der Gewächshausanbau ein wichtiger Produktionssektor, der die Arbeitslosigkeit verringert, mehr Ertrag pro Flächeneinheit ermöglicht und die landwirtschaftlichen Aktivitäten in ländlichen Regionen wirtschaftlich stärkt. Daher übernimmt er eine Rolle bei der Verringerung der Abwanderung aus ländlichen Gebieten in die Städte aus wirtschaftlichen Gründen. Das ständige Wachstum der Weltbevölkerung schürt die Sorge, dass landwirtschaftliche Flächen unzureichend sein werden. Mit der Verknappung landwirtschaftlicher Flächen und der Zunahme der Bevölkerung ist zu beobachten, dass technologische Entwicklungen zu Veränderungen im Agrarsektor führen und erdlos Anbautechnologien immer verbreiteter werden. Dank Agrartechnologien kann die erforderliche Produktion durch den Einsatz erdloser Anbaumethoden realisiert werden, wobei erhebliche Steigerungen der Effizienz der erzielten Produkte erzielt werden können.
Warum geothermischer Gewächshausanbau
In modernen Gewächshäusern, in denen erdloser Anbau betrieben wird, kann eine kontinuierliche Produktion gewährleistet werden, indem der Bedarf der Pflanzen an Heizung, Beleuchtung, Belüftung und Kohlendioxid das ganze Jahr über angemessen gedeckt wird. Vor allem die Heizung ist jedoch der wichtigste Kostenfaktor und hat eine einschränkende Wirkung. Bei der Gewächshausheizung werden neben fossilen Brennstoffen (Heizöl, Kohle, LPG, Erdgas usw.) auch erneuerbare Energiequellen (Solarenergie, geothermische Energie, Biomasse usw.) genutzt. Während unter den fossilen Brennstoffen hochwertige Kohle wirtschaftlich sein kann, sinken die Heizkosten in Regionen mit geothermischen Warmwasserquellen noch weiter. Die Nutzung geothermischer Energie in der landwirtschaftlichen Produktion sorgt nicht nur für die von den Pflanzen benötigte Temperatur, sondern ermöglicht auch eine ununterbrochene Produktion zu jeder Jahreszeit, außer in extrem heißen Perioden. In Gewächshäusern mit regelmäßiger Beheizung steigt die Produktqualität und das Krankheitsrisiko wird minimiert. Vorteile des geothermischen Gewächshausanbaus:
- Geothermische Energie ist eine erneuerbare, wirtschaftliche (günstige), umweltfreundliche (saubere) und einheimische Energiequelle.
- Geothermische Energie ist im Vergleich zu anderen Energiequellen eine kostengünstigere Option, die insbesondere den Wettbewerbsvorteil der Gewächshausbetreiber erhöht.
- Niedrigtemperaturquellen, wie Abwässer aus der Stromerzeugung, können für die Gewächshausheizung genutzt werden.
- Dass moderne Gewächshäuser eine Größe von mindestens 25-30 Dekar haben, ist für eine nachhaltige Produktion unerlässlich. Eine Verkleinerung der Fläche kann die Produktionskosten erhöhen und die Vermarktungsprozesse erschweren.
- Für eine nachhaltige und umweltfreundliche Produktion sowie Qualität und hohen Ertrag sollten geothermische Gewächshausbetriebe bevorzugt werden.
Fördermittel für Gewächshäuser
Zur Unterstützung von Gewächshausinvestitionen bietet das von der T.C. Ziraat Bankası A.Ş und den Agrarkreditgenossenschaften angebotene zinsgünstige Investitions- und Betriebsdarlehen für die landwirtschaftliche Produktion eine Zinsunterstützung von 50 % für Kredite bis zu 25.000.000 TL. Darüber hinaus werden im Rahmen des Programms zur Unterstützung von Investitionen in die ländliche Entwicklung 50 % Zuschuss und im Rahmen von IPARD (Programm der Europäischen Union zur Entwicklung des ländlichen Raums) je nach Provinz variierende Zuschüsse von 55-65 % angeboten. In der Phase des geschützten Anbaus gibt es zudem Unterstützungen durch TARSİM, für ökologische und gute Landwirtschaft sowie für biotechnische und biologische Bekämpfung.
Das Potenzial des geothermischen Gewächshausanbaus
Die Landwirtschaft ist eine traditionelle Tätigkeit und ein Wirtschaftszweig, der das wirtschaftliche und soziale Leben in unserem Land und in der Welt direkt beeinflusst und den Lebensstil der Gesellschaft bestimmt. Neben Vorteilen wie dem Beitrag zum Nationaleinkommen und zur Beschäftigung, der Bereitstellung von Rohstoffen für die agrarbasierte Industrie, der Erzielung von Devisen durch Exporte, der Deckung des Nahrungsbedarfs der wachsenden Bevölkerung sowie dem Schutz der Umwelt und der biologischen Vielfalt sorgt die Eigenschaft der Landwirtschaft, negative Auswirkungen in Wirtschaftskrisen abzumildern, dafür, dass sie ein strategischer Sektor ist.
Die Landwirtschaft durchläuft heute eine Industrialisierungsevolution, die Gegenstand des Handels ist, und in diesem Prozess steigt der Energiebedarf. Zusammen mit diesen Entwicklungen im Agrarsektor ist die Energievielfalt von großer Bedeutung. In diesem Zusammenhang spielt die Nutzung erneuerbarer Energiequellen bei landwirtschaftlichen Tätigkeiten eine entscheidende Rolle für die nachhaltige Entwicklung des Sektors. Die zunehmende Nutzung erneuerbarer Energiequellen im Agrarsektor ist nicht nur für die Deckung des Energiebedarfs, sondern auch für die Verringerung der Umweltauswirkungen wichtig.
Unser Land liegt in Bezug auf geothermische Energieressourcen weltweit an 7. Stelle und in Europa an erster Stelle. Geothermische Energieressourcen können in verschiedenen Bereichen wie Stromerzeugung, Thermal-Tourismus, Wohnraumbeheizung, Gewächshausanbau, Trocknung von frischem Obst und Gemüse und Süßwasserfischerei genutzt werden. Daher ist die effektive Nutzung der geothermischen Ressourcen in unserem Land von großer Bedeutung für die Deckung des Energiebedarfs, das Wirtschaftswachstum und die nachhaltige Entwicklung.
Daten zur weltweiten Geothermie und zum Gewächshausanbau
Laut dem Bericht des Welt-Geothermie-Kongresses gibt es weltweit insgesamt 70.329 MWt installierte geothermische Kraftwerksleistung. Laut dem Bericht der International Geothermal Association wird angestrebt, diese Menge bis zum Jahr 2050 auf 250.000 MWt zu erhöhen. Die installierte Kapazität der Gewächshausheizung ist zwischen 1995 und 2015 um etwa 69 % gestiegen. Die jährliche Gesamtnutzung geothermischer Energie stieg im gleichen Zeitraum um etwa 423 %. Betrachtet man die Verteilung der weltweiten installierten geothermischen Gesamtkapazität von 70.329 MWt und der Gesamtenergienutzung von 587.786 TJ/Jahr nach Ländern, so zeigt sich, dass die Türkei einen Anteil von 4 % an der installierten Gesamtkapazität und 8 % an der jährlichen Nutzungsmenge hat. Weltweit gibt es etwa 5 Millionen Dekar Gewächshausfläche, wovon sich etwa 1,8 Millionen Dekar in europäischen Ländern befinden. 85 % der gesamten Gewächshausfläche sind Foliengewächshäuser, während 15 % aus Glasgewächshäusern bestehen.
Daten zur Geothermie und zum Gewächshausanbau in der Türkei
Die Türkei ist ein Land, das weltweit durch sein Potenzial an geothermischer Energie hervorsticht. Geothermische Energie wird in der Türkei in vielen verschiedenen Bereichen wie „Raumheizung“, „Fernwärme“, „Gewächshausheizung“, „landwirtschaftliche Trocknung“, „Heilbäder“ und „geothermische Wärmepumpen“ genutzt. Die Bereiche, in denen die Türkei bei der Nutzung geothermischer Energie führend ist, sind Heilbäder, Fernwärme und Gewächshausheizung. Insbesondere im Bereich des geschützten Anbaus gehört die Türkei weltweit zu den Top 4 Ländern und liegt in Europa nach Spanien an zweiter Stelle.
Die Flächen für den geschützten Anbau, die im Jahr 2002 540.000 Dekar betrugen, erreichten im Jahr 2019 mit einer Steigerung von 47 % 790.000 Dekar. Während 454.000 Dekar der gesamten geschützten Fläche Gewächshausflächen sind, bestehen 13.000 Dekar davon aus modernen Gewächshausflächen. Die durchschnittliche Größe moderner Gewächshäuser beträgt 27 Dekar.
72 % der Betriebe im geschützten Anbau verfügen über Hochsysteme (Glas- und Kunststoffgewächshäuser, Hochtunnel), während 28 % aus Niedrigtunneln bestehen. Bis zum Jahr 2020 wird in der gesamten Türkei in 72 Provinzen geschützter Anbau betrieben. Ein Großteil der Aktivitäten in diesem Bereich konzentriert sich auf die Provinzen Antalya, Mersin, Adana, Muğla, Aydın und Izmir, die 91 % des gesamten geschützten Bestands ausmachen. In 93 % der Gewächshausflächen wird Gemüse, in 7 % Obst und in 1 % Zierpflanzen angebaut. In den letzten Jahren haben die Aktivitäten im Bereich des geothermisch beheizten Gewächshausanbaus in der Türkei rapide zugenommen, und in geothermischen Gewächshausflächen wird 11 Monate im Jahr produziert.
Die Türkei liegt in Bezug auf das Potenzial an geothermischen Energieressourcen weltweit an siebter Stelle und in Europa an erster Stelle. Der Bestand an geothermisch beheizten Gewächshäusern in der Türkei beträgt 4.344 Dekar, und es besteht ein Potenzial, 30.000 Dekar Gewächshausfläche mit geothermischen Ressourcen zu beheizen.
Wie geothermischer Gewächshausanbau betrieben wird
Das aus geothermischen Brunnen austretende Hochtemperaturwasser wird mit kaltem Wasser gemischt (nachdem die Wassertemperatur auf 75-80°C gesenkt wurde) und in die Gewächshäuser geleitet. Je nach täglichem Temperaturanstieg wird die Temperatur des den Gewächshäusern zugeführten Wassers weiter gesenkt und Belüftungssysteme werden aktiviert. Die Belüftung sorgt gleichzeitig dafür, dass das von den Pflanzen benötigte Kohlendioxid in das Gewächshaus gelangt. Für den Heizvorgang werden im Inneren der Gewächshäuser verlegte stahlisolierte Rohre verwendet. Die Beheizung erfolgt meist im Winter, wenn die durchschnittlichen Temperaturwerte am niedrigsten sind. Obwohl viele Gewächshäuser über Thermometer verfügen, hängt das Heizsystem nicht nur von der Thermometermessung ab. Ziel ist es nicht nur, die Pflanzen vor Frost zu schützen, sondern auch die für die Fortsetzung der Pflanzenentwicklung erforderliche Temperatur zu gewährleisten. Die Gewächshausbeheizung in der Türkei wird jedoch aufgrund hoher Kosten oft nicht zur Erzielung der von den Pflanzen gewünschten optimalen Temperatur, sondern zur Vermeidung von Frostschäden durchgeführt, da die Heizkosten sehr hoch sind. Wenn die Temperatur über mehrere aufeinanderfolgende Tage unter 10-12°C bleibt, kann dies Ertrag und Qualität negativ beeinflussen. In der Türkei werden in der Regel geothermische Quellen mit einer Temperatur von über 70°C im Gewächshausanbau genutzt.
Wo geothermischer Gewächshausanbau betrieben wird
Geothermische Gewächshausflächen sind im Allgemeinen über die Regionen Ägäis, Zentralanatolien und Südostanatolien verteilt. In den Provinzen Adıyaman, Afyonkarahisar, Ağrı, Aksaray, Aydın, Denizli, Balıkesir, Eskişehir, Izmir, Kırşehir, Kütahya, Konya, Manisa, Nevşehir, Sakarya, Şanlıurfa, Uşak, Van und Yozgat wird unter Nutzung geothermischer Energie mit erdlosem Anbau produziert. Tomaten sind das am häufigsten produzierte Produkt, und die durchschnittliche Betriebsgröße geothermisch beheizter Gewächshäuser liegt bei etwa 21 Dekar. In diesen Gewächshäusern wird in der Regel Kunststoff als Eindeckmaterial bevorzugt.
Vorteile der geothermischen Energie für die Gewächshausheizung:
- Eignung der Niedrigtemperaturflüssigkeit für die Nutzung im Gewächshaus (40-45 °C),
- Heizbedarf der Gewächshäuser an kalten Tagen,
- Vorteilhaftigkeit und Lokalität der geothermischen Energie im Vergleich zu anderen Energiequellen,
- Umweltfreundlichkeit und Nachhaltigkeit bei Ergreifung geeigneter Maßnahmen,
- Niedrige Heizkosten ermutigen die Erzeuger zum Anbau im Frühjahr und Herbst; dies kann jedoch in Übergangszeiten zu einem geringen Produktangebot und steigenden Preisen führen.
- Durch die bevorzugte Nutzung geothermischer Energie insbesondere im Gewächshaus; sinken die Produktionskosten, sie werden zuverlässig und rückverfolgbar,
- Ein hoher Wettbewerbsvorteil und Markenwert werden erzielt,
- Die Einrichtung organisierter Gewächshauszonen für eine moderne und geplante Produktion ist vorgesehen.
Erhöhen geothermische Ressourcen die Effizienz des Gewächshausanbaus?
Ja, geothermische Ressourcen erhöhen die Effizienz des Gewächshausanbaus. Geothermische Energie wird in Gewächshausheizungssystemen eingesetzt, um die gewünschten Temperaturbedingungen in den Gewächshäusern zu gewährleisten. Als kostengünstige und umweltfreundliche Energiequelle macht die geothermische Energie den Gewächshausanbau wirtschaftlich und nachhaltig. Dies bietet einen wichtigen Vorteil für die Optimierung des Pflanzenwachstums, die Steigerung der Produktivität und die Gewährleistung geeigneter klimatischer Bedingungen für den Obst- und Gemüseanbau.
Geothermische Gewächshaussysteme
Geothermische Gewächshausheizungssysteme
Das Hauptkriterium bei der Systemwahl ist nicht die effiziente Nutzung der geothermischen Energie oder die Wirtschaftlichkeit, sondern die Präferenz des Züchters. Mit anderen Worten, der Ertrag steht im Vordergrund für das zu kultivierende Produkt. An dieser Stelle spielt jedoch die Quelltemperatur eine wichtige Rolle bei der Auswahl. Geothermische Gewächshausheizungssysteme bestehen im Allgemeinen aus den folgenden 4 Arten:
- Rippenrohrsysteme (Serpentinen): Serpentinensysteme werden meist durch Hinzufügen von Stahl- oder Aluminiumrippen in runder und rechteckiger Form auf Stahlrohren hergestellt. Serpentinensysteme, die auf natürlichen Konvektionsprinzipien basieren, sind für die Gewächshausheizung unpraktisch, da sie bei niedrigen Temperaturen eine sehr lange Verlegung erfordern. Zudem bieten sie an Orten, die eine Zwangslüftung erfordern, keine ausreichende Effizienz. Dennoch haben sie geringe Wartungskosten und sparen Strom, da sie keine Ventilatoren verwenden.
- Gebläsekonvektoren (Fan-Coil), Standard-Heizeinheiten, Niedrigtemperatur-Heizeinheiten
- Bodenheizungssysteme: Unter dem Boden vergrabene Rohre erwärmen zuerst den Boden und dann die Luft. Das in diesem System am häufigsten verwendete Rohrmaterial sind Polybutylenrohre aufgrund ihrer Hitzebeständigkeit (bis zu 80° C) und Flexibilität. PVC-Rohre sind starrer und nicht so temperaturbeständig wie Polybutylen. Bodenheizungssysteme sorgen zwar für eine homogene Erwärmung, können aber nicht den gesamten Wärmebedarf decken; denn selbst wenn die Quelle eine ausreichende Temperatur hat, kann eine übermäßige Erwärmung des Bodens den Pflanzen schaden. Bei Spitzenlasten sollte ein zweiter Erhitzer aktiviert werden. Die empfohlene maximale Bodentemperatur in Gewächshäusern, in denen sich Menschen aufhalten, beträgt 30° C. Pflanzen können etwas höheren Temperaturen standhalten. Ein wichtiger Faktor, der bei der Anwendung dieses Systems zu beachten ist, besteht darin, die Installation in parallele Leitungen zu unterteilen, um Druckverluste zu verringern, wenn die Rohrlänge sehr groß ist. Um eine homogene Wärme zu gewährleisten, sollte zudem bei einer berechneten Temperaturabnahme im Rohr von mehr als etwa 8°C eine zweireihige Verlegung erfolgen, um den Wärmefluss über das Gewächshaus homogener zu gestalten.
- Heizsysteme mit Glattrohren (durch natürliche Konvektion): In diesen Systemen werden Polybutylenrohre mit kleinem Durchmesser (und ähnliche nichtmetallische Rohre) oder die weit verbreiteten Stahlrohre in kleinen Gruppen in bestimmten Höhen angeordnet. Diese Anordnung sollte so nah wie möglich am Boden erfolgen. Zur Temperaturregelung und aus den oben genannten anderen Gründen sollte ein Zwischenwärmetauscher verwendet werden. Die Temperaturregelung zusammen mit dem Wärmetauscher erfolgt über Ventile an vielen Stellen.
In Gewächshausheizungssystemen wird die geothermische Flüssigkeit in der Regel nicht direkt verwendet; stattdessen werden der geothermische und der Reinwasserkreislauf über einen Wärmetauscher voneinander getrennt. Dies geschieht in Stahlrohrsystemen zur Vermeidung von Korrosion und Ablagerungen sowie in Bodenheizungs- und Glattrohrheizungssystemen (aufgrund der natürlichen Konvektion) für eine präzise Temperaturregelung und zur Vermeidung von Ablagerungen.
Geothermische Gewächshausbewässerungssysteme
Bewässerung ist im Allgemeinen die Bereitstellung von Wasser im Wurzelbereich der Pflanze durch verschiedene Methoden, wenn die Pflanze ihren Bedarf nicht durch natürliche Niederschläge decken kann. Bewässerung im Gewächshausanbau bezieht sich auf die Zufuhr des für die Pflanzenentwicklung benötigten Wassers zum Boden durch verschiedene Systeme. Der erste Schritt für eine erfolgreiche Bewässerung ist die Wahl der Bewässerungsmethode, die den Merkmalen der Pflanze und des Bodens entspricht. Danach ist es wichtig zu wissen, wann, wie viel und wie das Wasser gegeben werden soll. In Gewächshäusern verwendete Bewässerungssysteme:
- Bewässerung mit Gießkanne mit Brause und Schlauch
- Oberflächenbewässerungssystem
- Beregnungs-Bewässerungssystem
- Tröpfchenbewässerungssystem
- Bewässerungssystem mit perforierten Rohren
- Unterflurbewässerungssystem
- Sandkultur-Bewässerungssystem
- Kapillar-Bewässerungssystem
Gewächshausdrainagesysteme
Drainage bezieht sich auf den Prozess der Entfernung von überschüssigem Wasser aus dem Boden, das durch übermäßige Bewässerung und Niederschläge im Gewächshaus verursacht wird. Drainage sollte innerhalb und außerhalb des Gewächshauses angewendet werden.
Vorteile der Drainage:
- Sie kann die Wurzelentwicklung positiv beeinflussen, indem sie für eine gute Belüftung des Bodens sorgt.
- Bakterielle und pilzliche Krankheiten, die durch übermäßige Feuchtigkeit verursacht werden, können verhindert werden.
- Sie kann eine stabile Umgebung schaffen, indem sie den durch übermäßige Feuchtigkeit verursachten Abfall der Bodentemperatur verhindert.
- Sie bietet die Möglichkeit zur einfachen Auswaschung. Dadurch wird die Salzansammlung im Boden verringert.
- Sie kann unerwünschte Weichheit bei Pflanzen verhindern.
Klimatische Anforderungen von Gewächshauspflanzen
Um qualitativ hochwertige und effiziente Produkte zu erhalten, ist es unerlässlich, Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht und CO2, die für die Entwicklung der Pflanzen in der Gewächshausumgebung erforderlich sind, auf optimalem Niveau zu halten. Die in Gewächshäusern angebauten Pflanzenarten sind in der Regel Warmzeitpflanzen. Ihre klimatischen Vorlieben lassen sich wie folgt zusammenfassen:
- Gewächshauspflanzen sind in der Regel gut an Temperaturen zwischen durchschnittlich 17°C und 27°C angepasst. In Anbetracht des durch die Sonnenstrahlung entstehenden Gewächshauseffekts ist eine zusätzliche Beheizung bei täglichen Durchschnittstemperaturwerten zwischen 12°C und 22°C unnötig.
- Wenn die tägliche Durchschnittstemperatur unter 12°C fällt, müssen die Gewächshäuser insbesondere in den Nachtstunden beheizt werden.
- Wenn der tägliche Durchschnittstemperaturwert über 22°C steigt, sollten in Gewächshäusern zusätzliche Kühlmaßnahmen ergriffen werden; andernfalls kann das Pflanzenwachstum stoppen. Eine tägliche Durchschnittstemperatur zwischen 12°C und 22°C reicht für die natürliche Belüftung in Gewächshäusern aus.
- Für eine gute Pflanzenentwicklung sollte der Temperaturunterschied zwischen Tag und Nacht zwischen 5°C und 7°C liegen.
- Wenn die Außentemperatur über 27°C steigt, sollten in den Gewächshäusern evaporative Kühlsysteme (Pad&Fan) installiert werden.
- Die absolute Maximaltemperatur für Pflanzen sollte 35°C bis 40°C nicht überschreiten.
- In drei Monaten des Jahres (November, Dezember, Januar) sollte die Gesamttageslänge zwischen 500-550 Stunden liegen.
- Der tägliche Gesamtrahlungswert sollte 2300 Wh/m²/Tag betragen. Die Untergrenze der gesamten Sonnenstrahlung für das Pflanzenwachstum liegt bei 1000 Wh/m²/Tag, weshalb für die Gewächshausproduktion eine zusätzliche Beleuchtung erforderlich sein kann.
- Die minimale Bodentemperatur sollte 15°C betragen.
- Die Luftfeuchtigkeit sollte zwischen 70 % und 90 % liegen; diese Werte gelten als sicher akzeptierter Bereich.
Einer der wichtigen Klimafaktoren, die die Pflanzenentwicklung beeinflussen, ist die Sonneneinstrahlung und die Sonnenscheindauer.
