Invernaderos Geotérmicos
El cultivo en invernaderos geotérmicos es una práctica agrícola que destaca como un método moderno en la producción agrícola y utiliza la energía geotérmica para crear entornos de invernadero. Este método proporciona los niveles deseados de temperatura y humedad dentro del invernadero utilizando agua caliente y vapor del subsuelo. El uso de la energía geotérmica de esta manera se considera una práctica agrícola respetuosa con el medio ambiente. El cultivo en invernaderos geotérmicos utiliza la energía obtenida de fuentes geotérmicas para controlar las condiciones de cultivo de las plantas y proporcionar condiciones de crecimiento óptimas. La temperatura, la humedad y otros factores ambientales dentro del invernadero se controlan con precisión, lo que permite cultivar frutas, verduras y otros productos vegetales de manera más eficiente y con mayor calidad. Este método se utiliza especialmente para apoyar la producción agrícola en regiones de clima frío o en lugares con condiciones climáticas inestables. El cultivo en invernaderos geotérmicos destaca por ventajas como el ahorro de energía, el fomento de prácticas agrícolas sostenibles y la contribución a las economías locales.
¿Por qué el cultivo en invernaderos?
Considerando la rica disponibilidad de tierras y la alta productividad de nuestro país, el cultivo en invernaderos es un sector de producción importante que reduce el desempleo, permite obtener más producto por unidad de superficie y fortalece económicamente las actividades agrícolas en las zonas rurales. Por esta razón, asume un papel que reduce la migración de las zonas rurales a las ciudades por motivos económicos. El crecimiento continuo de la población mundial genera la preocupación de que las tierras agrícolas sean insuficientes. Se observa que, junto con la reducción de las áreas agrícolas y el aumento de la población, los desarrollos tecnológicos provocan cambios en el sector agrícola y las tecnologías de agricultura sin suelo se están volviendo cada vez más comunes. Gracias a las tecnologías agrícolas, se puede realizar la producción necesaria utilizando métodos de agricultura sin suelo y se pueden lograr aumentos significativos en la productividad de los productos obtenidos.
¿Por qué el cultivo en invernaderos geotérmicos?
En los invernaderos modernos donde se practica la agricultura sin suelo, se puede asegurar una producción continua satisfaciendo adecuadamente las necesidades de calefacción, iluminación, ventilación y dióxido de carbono de las plantas durante todo el año. Sin embargo, especialmente la calefacción es el elemento de costo más importante y tiene un efecto limitante. En la calefacción de invernaderos, además de los combustibles fósiles (fueloil, carbón, GLP, gas natural, etc.), también se utilizan fuentes de energía renovables (energía solar, energía geotérmica, biomasa, etc.). Mientras que el carbón de calidad puede ser económico entre los combustibles fósiles, el costo de calefacción disminuye aún más en las regiones donde se encuentran recursos de agua caliente geotérmica. El uso de la energía geotérmica en la producción agrícola no solo proporciona la temperatura que las plantas necesitan, sino que también permite que la producción se realice de forma ininterrumpida en cualquier época del año, excepto en los periodos de calor extremo. En los invernaderos con calefacción regular, la calidad del producto aumenta y el riesgo de enfermedades se reduce al mínimo. Ventajas de la horticultura geotérmica:
- La energía geotérmica es una fuente de energía renovable, económica (barata), respetuosa con el medio ambiente (limpia) y local.
- La energía geotérmica es una opción más rentable en comparación con otras fuentes de energía, lo que aumenta especialmente la ventaja competitiva de los operadores de invernaderos.
- Los recursos de baja temperatura y las aguas residuales que surgen durante la producción de electricidad pueden ser aprovechados para la calefacción de invernaderos.
- Es esencial que los invernaderos modernos tengan un tamaño de al menos 25-30 decáreas para una producción sostenible. La reducción del área puede aumentar el costo de producción y dificultar los procesos de comercialización.
- Para una producción sostenible y respetuosa con el medio ambiente y un alto rendimiento de calidad, se deben preferir las empresas de invernaderos geotérmicos.
Subvenciones para Invernaderos
Con el fin de apoyar las inversiones en invernaderos, el Crédito de Inversión y Operación a Bajo Interés para la Producción Agrícola ofrecido por T.C. Ziraat Bankası A.Ş y las Cooperativas de Crédito Agrícola proporciona un apoyo de intereses del 50% en créditos de hasta 25.000.000 TL. Además, en el marco del Programa de Apoyo a las Inversiones en Desarrollo Rural se ofrece un apoyo de subvención del 50%, y dentro de IPARD (Programa de Desarrollo Rural de la Unión Europea) se presentan apoyos de subvención del 55-65% que varían según las provincias. En la etapa de producción bajo cubierta, también existen apoyos de TARSİM, agricultura orgánica y buenas prácticas agrícolas, y lucha biotécnica y biológica.
El Potencial de los Invernaderos Geotérmicos
La agricultura es una actividad tradicional y un sector económico que afecta directamente la vida económica y social en nuestro país y en el mundo, definiendo el estilo de vida de la sociedad. La contribución de la agricultura al ingreso nacional y al empleo, el suministro de materia prima a la industria basada en la agricultura, la obtención de divisas a través de la exportación, la satisfacción de las necesidades alimentarias de la población creciente, la protección del medio ambiente y la biodiversidad, además de su característica de reducir los efectos negativos en las crisis económicas, aseguran que sea un sector estratégico.
La agricultura está experimentando actualmente una evolución industrial sujeta al comercio y, en este proceso, la necesidad de energía aumenta. Junto con estos desarrollos en el sector agrícola, la diversidad energética es de gran importancia. En este contexto, el uso de fuentes de energía renovables en las actividades agrícolas desempeña un papel crítico para el desarrollo sostenible del sector. El aumento del uso de fuentes de energía renovables en el sector agrícola es importante no solo para satisfacer la necesidad de energía, sino también para reducir los impactos ambientales.
Nuestro país ocupa el 7º lugar en el mundo y el primero en Europa en términos de recursos de energía geotérmica. Los recursos de energía geotérmica pueden utilizarse en diversas áreas como producción de electricidad, turismo termal, calefacción de viviendas, horticultura en invernaderos, secado de frutas y verduras frescas y piscicultura de agua dulce. Por lo tanto, el uso efectivo de los recursos geotérmicos en nuestro país es de gran importancia para satisfacer la necesidad de energía, el crecimiento económico y el desarrollo sostenible.
Datos Globales de Energía Geotérmica e Invernaderos
Según el informe del Congreso Geotérmico Mundial, existen un total de 70.329 MWt de plantas de energía geotérmica instaladas operando en todo el mundo. Según el informe de la Asociación Geotérmica Internacional, se pretende aumentar esta cantidad a 250.000 MWt para el año 2050. La capacidad instalada de calefacción de invernaderos ha mostrado un aumento de aproximadamente el 69% entre 1995 y 2015. La cantidad total de uso anual de energía geotérmica aumentó aproximadamente un 423% en el mismo periodo. Al observar la distribución por países de la capacidad geotérmica instalada total de 70.329 MWt y el uso total de energía de 587.786 TJ/año en todo el mundo, se ve que Turquía tiene una participación del 4% en términos de capacidad instalada total y del 8% en términos de cantidad de uso anual. En todo el mundo existen aproximadamente 5 millones de decáreas de área de invernadero y aproximadamente 1,8 millones de decáreas de estos invernaderos se encuentran en países europeos. El 85% del área total de invernaderos son invernaderos con cubierta plástica, mientras que el 15% consiste en invernaderos de vidrio.
Datos de Energía Geotérmica e Invernaderos en Turquía
Turquía es un país que destaca a nivel mundial por su potencial de energía geotérmica. La energía geotérmica se utiliza en Turquía en áreas muy diversas como "Calefacción de Ambientes", "Calefacción Central", "Calefacción de Invernaderos", "Secado Agrícola", "Aguas Termales" y "Bombas de Calor Geotérmicas". Las áreas en las que Turquía es pionera en el uso de energía geotérmica son, respectivamente, las aguas termales, la calefacción central y la calefacción de invernaderos. Especialmente en el tema de la agricultura bajo cubierta, Turquía se encuentra entre los primeros 4 países del mundo y es el segundo en Europa después de España.
Las áreas de producción bajo cubierta, que eran de 540 mil decáreas en 2002, alcanzaron las 790 mil decáreas en 2019 con un aumento del 47%. Mientras que 454 mil decáreas del área total bajo cubierta consisten en áreas de invernaderos, 13 mil decáreas de estas consisten en áreas de invernaderos modernos. El tamaño promedio de los invernaderos modernos es de 27 decáreas.
El 72% de las empresas bajo cubierta consisten en sistemas altos (invernadero de vidrio y plástico, túnel alto), y el 28% consiste en túneles bajos. A partir del año 2020, se realiza producción bajo cubierta en 72 provincias de Turquía. La mayor parte de las actividades en esta área se concentran en las provincias de Antalya, Mersin, Adana, Muğla, Aydın e Izmir, y constituyen el 91% de la existencia total bajo cubierta. En el 93% de las áreas de invernadero se cultivan hortalizas, en el 7% frutas y en el 1% plantas ornamentales. En los últimos años, las actividades de horticultura en invernaderos con calefacción geotérmica en Turquía han aumentado rápidamente y se realiza producción durante 11 meses al año en las áreas de invernaderos geotérmicos.
Turquía ocupa el séptimo lugar en el mundo y el primero en Europa en términos de potencial de recursos de energía geotérmica. La existencia de invernaderos calentados con energía geotérmica en Turquía es de 4.344 decáreas y existe un potencial de 30.000 decáreas de área de invernadero que pueden ser calentadas con recursos geotérmicos.
Cómo se realiza la horticultura geotérmica
El agua a alta temperatura que sale de los pozos geotérmicos se mezcla con agua fría (después de reducir la temperatura del agua a 75-80°C) y se dirige a los invernaderos. Dependiendo de los aumentos diarios de temperatura, la temperatura del agua suministrada a los invernaderos se reduce aún más y se activan los sistemas de ventilación. La ventilación también permite que el dióxido de carbono que las plantas necesitan entre en el invernadero. Para el proceso de calefacción se utilizan tuberías con aislamiento de acero instaladas dentro de los invernaderos. La calefacción se aplica generalmente más en la temporada de invierno, cuando los valores de temperatura promedio son más bajos. Aunque hay termómetros en muchos de los invernaderos, el sistema de calefacción no depende solo de la medición del termómetro. El objetivo no es solo proteger las plantas de las heladas, sino también proporcionar la temperatura necesaria para que las plantas continúen su desarrollo. Sin embargo, en muchos invernaderos de Turquía, debido a los altos costos, la calefacción se realiza a menudo no para obtener la temperatura óptima que las plantas desean, sino para prevenir los daños causados por las heladas. Porque los costos de calefacción son bastante altos. El hecho de que la temperatura permanezca por debajo de los 10-12°C durante días consecutivos puede afectar negativamente el rendimiento y la calidad. En Turquía, generalmente se utilizan recursos geotérmicos que están por encima de los 70°C en la horticultura en invernaderos.
Dónde se realiza la horticultura geotérmica
Las áreas de invernaderos geotérmicos se extienden generalmente por las regiones del Egeo, Anatolia Central y Anatolia Sudoriental. En las provincias de Adıyaman, Afyonkarahisar, Ağrı, Aksaray, Aydın, Denizli, Balıkesir, Eskişehir, Izmir, Kırşehir, Kütahya, Konya, Manisa, Nevşehir, Sakarya, Şanlıurfa, Uşak, Van y Yozgat se realiza producción mediante agricultura sin suelo utilizando energía geotérmica. El tomate es el producto que más se produce y el tamaño promedio de las empresas de invernaderos con calefacción geotérmica es de unas 21 decáreas. En estos invernaderos se prefiere generalmente el material de cubierta plástica.
Ventajas de la Energía Geotérmica para la Calefacción de Invernaderos:
- El fluido a baja temperatura es adecuado para el uso en invernaderos (40-45 °C),
- Los invernaderos necesitan calefacción en los días fríos,
- La energía geotérmica es ventajosa y local en comparación con otras fuentes de energía,
- Es ecológica y sostenible, cuando se toman las medidas adecuadas,
- Los bajos gastos de calefacción incentivan a los productores al cultivo de primavera y otoño, sin embargo, esta situación puede causar una baja oferta de productos y un aumento de precios en los periodos de transición.
- Con la preferencia de la energía geotérmica especialmente en el uso de invernaderos; Los costos de producción disminuyen, se vuelven confiables y rastreables,
- Se obtiene una alta ventaja competitiva y valor de marca,
- Se prevé el establecimiento de Zonas de Invernaderos Organizadas para una producción moderna y planificada.
¿Aumentan los recursos geotérmicos la eficiencia de la horticultura en invernaderos?
Sí, los recursos geotérmicos aumentan la eficiencia de la horticultura en invernaderos. La energía geotérmica se utiliza en sistemas de calefacción de invernaderos para ayudar a proporcionar las condiciones de temperatura deseadas en los mismos. La energía geotérmica, al ser una fuente de energía de bajo costo y respetuosa con el medio ambiente, hace que las actividades de horticultura en invernaderos sean económicas y sostenibles. Esto proporciona una ventaja importante para optimizar el crecimiento de las plantas, aumentar la productividad y proporcionar las condiciones climáticas adecuadas para el cultivo de frutas y hortalizas.
Sistemas de Invernaderos Geotérmicos
Sistemas de Calefacción Geotérmica para Invernaderos
El criterio principal en la elección del sistema no es el uso eficaz de la energía geotérmica o la economía, sino la preferencia del cultivador. En otras palabras, se toma como base el rendimiento en términos del producto a cultivar. Sin embargo, en este punto, la temperatura de la fuente juega un papel importante en la elección. Los sistemas de calefacción geotérmica para invernaderos son generalmente de los siguientes 4 tipos:
- Sistemas de tubos con aletas (serpentín): Los sistemas de serpentín se crean agregando aletas de acero o aluminio en formas redondas y rectangulares sobre tubos de acero. Los sistemas de serpentín, basados en los principios de convección natural, no son prácticos en la calefacción de invernaderos porque necesitan una instalación muy larga a bajas temperaturas. Además, no proporcionan una eficiencia suficiente en lugares que requieren ventilación forzada. Sin embargo, tienen bajos costos de mantenimiento y proporcionan ahorro de electricidad al no utilizar ventiladores.
- Sistemas de serpentín con ventilador (fan coil), unidades de calefacción estándar, unidades de calefacción de baja temperatura
- Sistemas de calefacción desde el suelo: Los tubos enterrados bajo el suelo calientan primero el suelo y luego el aire. El material de tubería comúnmente utilizado en este sistema son los tubos de polibutileno debido a su resistencia al calor (hasta 80°C) y su flexibilidad. Los tubos de PVC son más rígidos y no son tan resistentes a la temperatura como el polibutileno. Aunque los sistemas de calefacción desde el suelo proporcionan un calentamiento homogéneo, no pueden satisfacer todas las necesidades de calor; porque incluso si la fuente tiene suficiente temperatura, el sobrecalentamiento del suelo puede dañar las plantas. En las cargas máximas, se debe activar un calentador secundario. La temperatura máxima del suelo recomendada en los invernaderos donde hay personas es de 30°C. Las plantas pueden soportar temperaturas un poco más altas. Un factor importante a considerar en la aplicación de este sistema es que si la longitud de la tubería es muy larga, la instalación debe dividirse en líneas paralelas para reducir las pérdidas de presión. Además, para asegurar un calor homogéneo, si la caída de temperatura dentro del tubo calculada es de más de aproximadamente 8°C, se debe realizar una instalación de doble fila para que el flujo de calor sea más homogéneo a lo largo del invernadero.
- Sistemas de calefacción con tubos lisos (por convección natural): En estos sistemas, los tubos de polibutileno de pequeño diámetro (y tubos no metálicos similares) o los tubos de acero comúnmente utilizados, se encuentran en pequeños grupos colocados a ciertas alturas. Esta ubicación debe estar lo más cerca posible del suelo. Por el control de temperatura y otras razones mencionadas anteriormente, se debe utilizar un intercambiador de calor intermedio. El control de temperatura junto con el intercambiador se realiza a través de válvulas ubicadas en muchos puntos.
En los sistemas de calefacción de invernaderos, generalmente no se utiliza el fluido geotérmico directamente; en su lugar, el ciclo de agua geotérmica y limpia se separan entre sí a través de un intercambiador de calor. Esto se hace para evitar la corrosión y la sedimentación en los sistemas de tubos de acero, y para el control preciso de la temperatura y la prevención de la sedimentación en los sistemas de calefacción desde el suelo y de tubos lisos (debido a la convección natural).
Sistemas de Riego en Invernaderos Geotérmicos
El riego es, en general, el suministro de agua que la planta no puede satisfacer con las lluvias naturales a la zona de las raíces de la planta mediante diversos métodos. El riego en la horticultura en invernaderos se refiere al suministro de agua necesaria para el desarrollo de la planta al suelo mediante diversos sistemas. El primer paso para un riego exitoso es elegir el método de riego adecuado para las características de la planta y del suelo. A continuación, es importante saber cuándo, cuánto y cómo suministrar el agua. Sistemas de riego utilizados en invernaderos:
- Riego con balde con colador y manguera
- Sistema de riego superficial
- Sistema de riego por aspersión
- Sistema de riego por goteo
- Sistema de riego realizado con tubos perforados
- Sistema de riego subterráneo
- Sistema de riego en cultivo de arena
- Sistema de riego capilar
Sistemas de Drenaje en Invernaderos
El drenaje se refiere al proceso de eliminación del exceso de agua del suelo causado por el riego excesivo y las precipitaciones en el invernadero. El drenaje debe aplicarse tanto dentro como fuera del invernadero.
Beneficios del Drenaje:
- Puede afectar positivamente el desarrollo de las raíces al proporcionar una buena aireación al suelo.
- Se pueden prevenir las enfermedades bacterianas y fúngicas causadas por el exceso de humedad.
- Puede crear un ambiente estable evitando la caída de la temperatura del suelo causada por el exceso de humedad.
- Proporciona la posibilidad de un lavado fácil. De esta manera, reduce la acumulación de sal en el suelo.
- Puede prevenir la blandura no deseada en las plantas.
Requerimientos Climáticos de las Plantas de Invernadero
Para poder obtener productos de alta calidad y rendimiento, es esencial mantener en niveles óptimos los factores necesarios para el desarrollo de las plantas en el ambiente del invernadero, como la temperatura, la humedad, la luz y el CO2. Las especies de plantas cultivadas en invernaderos son generalmente plantas de estación cálida. Las preferencias climáticas de estas plantas se pueden resumir de la siguiente manera:
- Las plantas de invernadero generalmente están bien adaptadas a temperaturas entre un promedio de 17°C y 27°C. Considerando el efecto invernadero generado por la radiación solar, la calefacción adicional es innecesaria cuando los valores de temperatura promedio diarios están entre 12°C y 22°C.
- Cuando la temperatura promedio diaria cae por debajo de los 12°C, es necesario calentar los invernaderos, especialmente durante las horas de la noche.
- Cuando el valor de la temperatura promedio diaria supera los 22°C, se deben tomar medidas adicionales de enfriamiento en los invernaderos; de lo contrario, el crecimiento de las plantas puede detenerse. Una temperatura promedio diaria entre 12°C y 22°C es suficiente para la ventilación natural en los invernaderos.
- Para un buen desarrollo de la planta, la diferencia de temperatura entre el día y la noche debe estar entre 5°C y 7°C.
- Cuando la temperatura exterior supera los 27°C, se deben instalar sistemas de enfriamiento evaporativo (Pad&Fan) en los invernaderos.
- La temperatura máxima absoluta para las plantas no debe superar los 35°C a 40°C.
- La duración total del día en tres meses del año (noviembre, diciembre, enero) debe estar entre 500-550 horas.
- El valor de radiación total diaria debe ser de 2300 Wh.m-2.día-1. El límite inferior de la radiación solar total para el crecimiento de las plantas es de 1000 Wh.m-2.día-1, por lo que puede ser necesaria iluminación adicional para la producción en invernaderos.
- La temperatura mínima del suelo debe ser de 15°C.
- La tasa de humedad del aire debe estar entre el 70%-90%, estos valores están en el rango considerado confiable.
Uno de los factores climáticos importantes que afectan el desarrollo de las plantas es la radiación solar y la duración del sol.
