گلخانه ها و مصرف انرژی آنها

هر گیاهی برای داشتن رشد مطلوب نیاز به شرایط خاصی از نظر شدت نور، دمای روز و شب، میزان رطوبت نسبی هوا و رطوبت خاک دارد. گلخانه یا greenhouse ، به ساختمانی با اسکلت چوبی یا فلزی و با شرایط تحت کنترل (دما، رطوبت، نور، دی‌اکسید‌کربن و …) اطلاق می‌شود كه با مواد شفاف (شیشه یا پلاستیک) به منظورعبورنورطبیعی جهت رشدونمو گیاهان پوشانده شده است.

گلخانه بخش محدودی از فضاست كه در آن كلیه عوامل محیطی قابل كنترل بوده و برای كشتهای متراكم و تولید محصول خارج فصل و یا خارج از محیط طبیعی گیاه احداث میگردد.

در احداث گلخانه‌‌ها باید به عوامل متعددی توجه شود.

تأمین نور مورد نیاز

مهمترین عامل نور است. تأمین نور برای گیاهان گلخانه‌ای بسیار مهم است. در روزهایابری و زمستانی و در مناطقی كه مقدار نور كمتر است از نورهای مصنوعی استفاده می‌كنند و گلخانه‌‌ها باید درجهتی ساخته شوند كه نورگیر باشند. اسکلت و پوشش گلخانه نیز باید طوری طراحی و ساخته شود که نور کافی به گیاه برسد. در روزهای پرنور تابستان نیز با کشیدن حصیر یا توري‌‌های تیره‌رنگ یا پاشیدن گل و رنگ‌های قبل شستشو روی پوشش گلخانه باید مانع از نفوذ نور اضافی به گلخانه شد.

تأمین حرارت

تأمین دمای مناسب برای رشد و نمو گیاه خصوصاً در روزهای سرد و ابری زمستان بسیار لازم است. پوشش گلخانه باید از جنسی انتخاب شود که کمترین تلفات گرما را داشته باشد. گاهی از پوشش‌های دو لایه برای کاهش تلفات گرما استفاده می‌شود. البته در مواقعی از سال (روزهای گرم تابستان) نیاز به کاهش دمای گلخانه وجود دارد و باید عملیات خنک‌سازی انجام گیرد. بهترین نوع سوخت برای وسایل گرمازا و سرمازا، گازاست. برخی افراد از گازوئیل و نفت استفاده می‌كنند اما تمیزترین سوخت گاز است.

تأمین دی‌اکسیدکربن

دی‌اکسید‌کربن یکی از فاکتورهای ضروری در عمل فتوسنتز می‌باشد. افزایش غلظت دی‌اکسیدکربن به صورت مصنوعی در محیط گلخانه باعث رشد مطلوب گیاه، زودرسی محصول و افزایش کیفیت و کمیت آن می‌شود.

تأمین رطوبت كافی

هوای گلخانه ممکن است خیلی خشک و یا خیلی مرطوب باشد که در حالت خشک بایدمرطوب شده (با تجهیزات رطوبت‌ساز) و در حالت خیلی مرطوب باید رطوبت‌زدایی شود (با انجام عمل تهویه).

استفاده از خاك مناسب

در گلخانه بهتر است از خاك‌های سبک استفاده نمود یعنی خاك باید دارای زهكشی مناسب باشد. قبل از آغاز كشت ابتدا باید خاك آزمایش شود تا از لحاظ اسیدیته، شوری و عناصر غذایی و معدنی موجود درآن اطمینان حاصل گردد و در صورت نیاز اقدام به عملیات اصلاحی و كوددهی شود.

مساحت گلخانه

مساحت گلخانه بستگی به وسایل و تجهیزات تأمین گرما در گلخانه و سرمایه و سلیقه خود شخص و مقدار و نوع شكل زمین دارد. می‌توان مساحت گلخانه را زیاد در نظر گرفت یا اینكه گلخانه‌‌ها را با مساحت‌‌های كوچكتر احداث کرد. البته باید توجه داشت که در هر مساحتی باید شرایط محیطی (نور، حرارت، رطوبت، دی‌اکسید‌کربن) مورد نیاز بوته‌ها فراهم شود. بخش کشاورزی از مهمترین بخش های صنعتی مصرف کننده انرژی در کشورماست و در میان بخش های مختلف کشاورزی، بیشترین مصرف انرژی در واحد سطح به صنعت گلخانه، که در حال توسعه می باشد، اختصاص دارد. کشور ایران با میانگین بارندگی حدود دویست و پنجاه میلیمتر، یک سوم میانگین بارندگی جهانی، از نظر بارش جزء کشورهای خشک و نیمه خشک جهان محسوب میگردد. پراکنش زمانی نزولات جوی عمدتا در زمستان و اویل بهار می باشد که هماهنگ با نیاز طبیعی محصولات کشاورزی نمی باشد و خشکسالی های اخیر نیز سبب کاهش بیشتر میزان تولید شده است. افزایش راندمان مصرف آب کشاورزی همواره از موضوعات مورد توجه در سطح ملی است و از جمله راهکارهای کاهش هزینه و افزایش راندمان آب مصرفی، توسعه صنعت گلخانه می باشد که سبب تولید خارج از فصل محصول نیز میگردد. در حال حاضر سطح زیر کشت گلخانه ها به دوهزار هکتار میرسد که عمدتا اختصاص به تولید گل و گیاهان زینتی و سبزی دارند. با توسعه گلخانه ها نیاز به انرژی رو به افزایش است. عمده مصرف  انرژی در گلخانه ها بمنظور گرم نمودن فضای گلخانه در ماههای سرد و تهویه هوا در فصول گرم است، اگرچه مصارفی نظیر نور تکمیلی، تجیهزات سیستم اتوماسیون، ادوات و ماشینهای کشاورزی را نیز باید لحاظ کرد. با توجه به محدودیت منابع فسیلی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف آنها و همچنین افزایش جهانی قیمت نفت خام، جایگزینی دیگر منابع انرژی های تجدید پذیر ضرورتی اجتناب ناپذیر است. در این مقاله راهکارهای اساسی جهت استفاده بهینه از انرژی مصرفی از نقطه نظر فیزیولوژی گیاه و جنبه های تکنیکی و طراحی و تجهیزات فنی مورد استفاده در گلخانه مورد بحث قرار میگیرد. استفاده از برخی منابع انرژی از جمله انرژی  خورشیدی، زمین گرما، ضایعات گرمایی تولیدی کارخانجات و ضایعات محصولات کشاورزی جهت جایگزینی سوختهای فسیلی در تامین انرژی مورد نیاز گلخانه ها ضروری است. با توجه به اصول طراحی، ساختار، موقعیت مکانی و پوشش های رایج در گلخانه ها، راهکارهای لازم جهت کاهش مصرف انرژی ارائه میگردد.

کنترل کلیما در گلخانه ها از نظر پارامترهای دمایی، تهویه، رطوبت نسبی ، کیفیت آب آبیاری و محلولهای غذایی از اصول اولیه افزایش محصول و کارایی انرژی مصرفی می باشد. کنترل کارآمد فرایند تولید محصول نیاز به اطلاعات دقیق فاکتورهای موثر بر تولید دارد که در این خصوص بکارگیری سنسورهای مختلف و استفاده ازتجهیزات استاندارد امری اجتناب ناپذیر است.

مصرف سوخت های فسیلی در کشت های گلخانه ای به دلیل تولید محصول در خارج از فصل بسیار بالاست. لذا مطالعه در خصوص کاهش مصرف آن و جایگزینی مقداری از آن با منابع تجدیدپذیر مانند انرژی خورشیدی یکی از ضرورت هاست. یکی از معایب انرژی خورشیدی نبود آن در کل شبانه روز و ساعات ابری است . بنابراین بایستی با استفاده از سیستم های ذخیره کننده ، انرژی جمع شده در طی روزهای آفتابی را ذخیره کرد تا با مصرف آن در ساعات بری و شب ها مقداری از مصرف سوخت های فسیلی در گلخانه را کاهش داد. در این تحقق پس از محاسبه مقدار نیاز گرمایشی شبانه یک واحد گلخانه خیار ، سیستم ذخیره حرارت با استفاده از مخزن آب گرم عایق بندی شده با پلی اورتان و مواد تغییر فاز دهنده داخل مخزن طراحی شده است . نتایج تحلیل نشان می دهد با انتخاب حجم مناسب مخزن و عایق بندی آن ، می توان انرژی خورشیدی موجود در طول روز را ذخیره کرده و در شب و یا ساعات ابری به جای قسمتی از سوخت های فسیلی مصرف نمود.

چرا گلخانه؟

گلخانه بخش محدودی از فضاست که در آن عوامل طبیعی قابل کنترل است، به گونه‌ای که برای کشت متراکم وتولید محصول خارج از فصل یا خارج از محیط طبیعی، محل مناسبی را ایجاد می‌کند. همان طور که در ابتدا گفتیم، یکی از مزایای استفاده از روش گلخانه‌ای، مصرف کم آب در کاشت محصولات است که این امر با توجه به بحران آبی کشور بسیار حائز اهمیت است. نکته دیگر مسئله کاهش کیفیت خاک‌های حاصلخیز زیر کشت به دلیل کم آبی موجود است؛ که در این روش به دلیل تحت کنترل در آوردن این مسئله، ضمن این که این موضوع را مرتفع می‌سازد، به افزایش محصولات کشاورزی برداشت شده در واحد سطح نیز کمک شایانی می‌کند. در کشاورزی سنتی تقریبا همه چیز به شانس بستگی دارد.

کشاورز بیل به دست چشم به آسمان دارد که چه زمانی رحمت الهی نازل شود یا توفان سهمگین بالاخره آرام بگیرد…، اما در کشاورزی مدرن تقریبا تمام عوامل موثر در رشد گیاهان تحت کنترل کشاورز قرار دارد. بر همین اساس میزان خطر پذیری شغل نیز تا حد زیادی کاهش می‌یابد. علاوه بر این موضوعات کلی گلخانه‌ها این توانایی را دارند که با کنترل عوامل موثر در رشد گیاه زمان برداشت محصول را معین کنند. به این معنی که می‌توان محصول را درست در زمانی که تقاضای بازار برایش در حد بالای خود قرار دارد وارد بازار کرد و بالاخره سود سرشاری از آن به جیب زد. همچنین می‌توان به توانایی گلخانه‌ها و کاشت و بازدهی زیاد محصولاتی اشاره کرد که در اقلیم‌های بسیار متفاوت رشد و نمو دارند. با این کارتا حد زیادی می‌توان جلوی خروج ارز از کشوررا گرفت و محصولات وطنی فرنگی را به بازار عرضه کرد.

در آخر می‌توان اشاره کرد که از آن جا که تمام عوامل رشد مناسب در گلخانه‌ها کنترل می‌شود، محصولات گلخانه‌ای از کیفیت بسیار زیادی نسبت به محصولات کشاورزی سنتی برخوردار است و تقریبا مشتری پسندتر هستند؛ و همین امر میزان سوددهی محصولات را چندین برابر محصولات مشابه، اما کشت سنتی کرده است.

دلایل اقتصادی برای کشت گلخانه‌ای

از مهم‌ترین دلایل اقتصادی برای کشت گلخانه می‌توان به افزایش تعداد برداشت‌ها در سال، افزایش برداشت محصول نسبت به سطح زیر کشت، تعیین زمان بهره برداری محصول و کاهش تعداد کارگران اشاره کرد. اما هر کسب و کاری مطمئنا ایراداتی هم خواهد داشت، گلخانه هم از این مقوله مستثنا نیست، به موضوعات زیر می‌توان به عنوان سختی‌های کار در گلخانه اشاره کرد: آورده اولیه برای شروع این کسب و کار تقریبا زیاد است که البته از آن جایی که بیشتر این هزینه‌ها برای تجهیزات گلخانه صرف می‌شود، تنها یک بار اتفاق می‌افتد. کارشناسان معتقدند که اگر برداشت محصولات دارای مطلوبیت نسبی باشد، تقریبا بعد از سه سال هزینه‌های اولیه شما به جیبتان باز می‌گردد. دومین مسئله مربوط به کشاورزی گلخانه ای، نیاز به مراقبت لحظه‌ای و دایمی در این نوع کشت است. مثلا، تنها یک غفلت از دمای گلخانه در یک شب زمستانی می‌تواند تمام زحمات چند ماهه تان را بر باد دهد.

گام‌های تاسیس یک گلخانه

برای راه اندازی گلخانه باید چندین مرحله را پشت سر بگذارید که مهم‌ترین آن، گرفتن مجوز از سازمان جهاد  کشاورزی است. این سازمان برای اعطای مجوز گلخانه به شما، چندین پیش شرط برایتان می‌گذارد که مهم‌ترین آن وجود تجهیزات اساسی برای گلخانه مد نظر شماست. این تجهیزات بیشتر مربوط به موضوع کنترل دما و آب رسانی گلخانه است. در این باره شما برای سیستم گرمایشی نیاز به تجهیزات زیر دارید. سیستم مرکزی: سیستم شوفاژ (برای گلخانه‌های بالای ۴/۰ هکتار) در این سیستم از بخار آب داغ استفاده می‌شود. سیستم موضعی: بخاری شامل سه دسته، بخاری‌های منفرد یا تراکمی_ بخاری‌های کنوکسیونی یا همرفتی_ بخاری‌های تابشی با
انرژی پایین.

سیستم سرمایشی نیز در واقع شامل دو دست کلی می‌شود. سیستم خنک کننده تابستانه و سیستم خنک کننده زمستانه. در نوع تابستانه آن سیستم فن وپد (متداول‌ترین نوع این سیستم) و سیستم خنک کننده مه پاش باید برای گلخانه تامین شود. در نوع زمستانی، وجود سیستم تیوپ – پنکه برای تایید نظر کارشناس جهاد کشاورزی لازم است. علاوه بر این‌ها خرید و راه اندازی ژنراتور (برق اضطراری)، ترموستات؛ وسیستم آبیاری تحت فشار نیزبه عنوان پیش شرط‌های سازمان برای انجام بازدید اولیه لازم است.

بازدهی

در هر سال می‌توانید، دو تا سه دوره؛ کاشت و برداشت داشته باشید. کاشت بهاره، تابستانه و زمستانه، از آن جایی که محصولات زمین‌های زراعی در تابستان به بازار می‌آیند، کاشت تابستانه توصیه نمی‌شود.

دریک گلخانه صدمتری حدود ۳۰۰ بوته خیار می‌توان کاشت و هر بوته در هر دوره با مراقبت‌های درست حدود ۱۰ کیلو محصول می‌دهد، و در نهایت در انتهای دوره چیزی حدود سه تن محصول خواهیم داشت. البته قیمت خیار درفصل‌های سال متفاوت است. اگر میانگین حدود کیلویی دو هزار و ۵۰۰ در نظر بگیریم، در پایان سال ۱۵ میلیون تومان در آمد ناخالص خواهیم داشت.

 مهندس صادق صادقی کارشناس پژوهشی بخش تحقیقات فنی و مهندسی مرکز طی انجام یک طرح پژوهشی بخش تحقیقات فنی ومهندسی مرکزطی انجام یک طرح پژوهشی رابطه‌ بین ویژگی‌ های گلخانه و مصرف انرژی را در استان مرکزی مورد بررسی قرار داد. با توجه به محدودیت منابع انرژی، افزایش روز افزون قیمت انرژی، و همچنین رشد روز افزون کشت محصولات گلخانه‌ای، افزایش کارآیی مصرف انرژی در کشت‌ های گلخانه ‌ای یکی از مهم ‌ترین بخش‌ های مطالعات انرژی درکشاورزی می ‌باشد. هدف از انجام این تحقیق، بررسی تأثیر ویژگی‌ های مختلف گلخانه بر مصرف سوخت و برق و تعیین رابطه بین آنها در گلخانه‌ های استان مرکزی بود. برای این منظور ویژگی ‌هایی نظیر مساحت، ارتفاع، جهت احداث، نوع سیستم تهویه و … در نظر گرفته شد. تعداد ۲۷ پرسش ‌نامه تهیه شد و از طریق مصاحبه حضوری اطلاعات از گلخانه‌ های استان جمع‌ آوری گردید. آنالیز ANOVA ، مقایسه میانگین‌ ها و آنالیز رگرسیون اطلاعات جمع ‌آوری شده با استفاده از نرم افزار آماری SPSS انجام شد.

نتایج نشان داد در بین ویژگی ‌های مورد بررسی، مساحت، ارتفاع و عرض دهانه گلخانه مؤثرترین ویژگی‌ ها در مصرف سوخت هستند. همچنین فاصله ستون‌ ها یا به عبارتی طول گلخانه و تجهیزات کاهش مصرف سوخت، نیز اثر معنی‌ داری روی انرژی مصرفی سوخت داشت. روش کنترل تجهیزات، جهت احداث گلخانه و نوع سیستم حرارتی در مصرف سوخت تأثیر معنی ‌داری نداشت. مساحت، ارتفاع و نوع سیستم تهویه گلخانه اثر معنی‌ داری روی مصرف برق داشتند. بر اساس نتایج به دست آمده افزایش مساحت و عرض دهانه گلخانه باعث کاهش مصرف سوخت و افزایش طول گلخانه باعث افزایش مصرف سوخت می ‌شود. همچنین افزایش ارتفاع گلخانه‌ ها، انرژی سوخت و برق مصرفی را افزایش داد. استفاده از تجهیزات کاهش مصرف سوخت، در کاهش مقدار انرژی سوخت مصرفی مؤثر می‌ باشد.ر اساس رابطه به دست آمده بین انرژی سوخت (Y ) و ارتفاع (X1 )، عرض دهانه (X2 ) و مساحت (X3 )در این بررسی، مصرف سوخت با ارتفاع گلخانه رابطه مستقیم و با عرض دهانه و مساحت گلخانه رابطه‌ عکس دارد. با توجه به اینکه افزایش ارتفاع گلخانه ‌ها انرژی سوخت و برق مصرفی افزایش می‌ دهد، بنابراین پیشنهادمی‌ شود در طراحی گلخانه‌ ها این امر در نظر گرفته شود. همچنین پیشنهاد می ‌شود برای کاهش مصرف سوخت در فصل ‌های سرد سال از پوشش دو لایه به منظور کاهش ارتفاع استفاده شود. اگر مساحت گلخانه‌ ها را در جهت عرضی افزایش دهیم، این امر می‌تواند در کاهش مصرف سوخت مؤثر باشد. پیشنهاد می‌شود برای کاهش مصرف برق در گلخانه ‌های استان، از سیستم‌ های تهویه: فن و فوگر، فن و پنجره سقفی، و پنجره سقفی استفاده شود.

گرداورنده محمد سجاد مقیمی

• مقالات سومین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین در نگهداشت انرژی-1392

• مقالات اولین همایش ملی مکانیزاسیون و فناوری های نوین در کشاورزی

• وب سایت ویکی پدیا

www.yjc.ir

“نظرات خود را با ما در میان بگذارید”

قبلی «
بعدی »
سیدعلی موسوی

دانشجوی رشته ی مهندسی انرژی (دانشگاه علوم و تحقیقات تهران)فعال درحوزه انرژی
  • instagram

پاسخی بگذارید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *