Vertikalne farme omogućavaju proizvodnju hrane u kontrolisanim uslovima, uz znatno manju potrošnju zemljišta i vode. Ipak, njihovu širu primenu i isplativost i dalje ograničavaju visoki troškovi električne energije, pre svega zbog intenzivne upotrebe veštačkog osvetljenja.
Novo istraživanje analiziralo je da li bi sunčeva svetlost, sprovedena optičkim vlaknima direktno do biljaka, mogla da smanji zavisnost vertikalnih farmi od LED rasvete.
Možda vas zanima
Rezultati pokazuju da ovaj sistem može značajno da uštedi električnu energiju, ali je njegova primena, zbog visoke cene opreme, za sada ekonomski teško opravdana.
Kako sunčeva svetlost stiže do biljaka?
Istraživači su procenjivali tehnički i ekonomski potencijal sistema koji prikuplja koncentrisanu sunčevu svetlost i optičkim vlaknima je prenosi do zona u kojima se uzgajaju biljke.
Analiziran je sistem sa Fresnelovim sočivima i jednoosnim praćenjem kretanja Sunca. Upoređeno je pet tipova optičkih vlakana i tri strategije korišćenja dnevne svetlosti.
Rezultati su zatim poređeni sa sistemima svetlosnih cevi, koje prirodnu svetlost sprovode sa krova u unutrašnjost objekta, kao i sa krovnim solarnim panelima.
Prilikom procene uzeti su u obzir prinos biljaka, specifična potrošnja električne energije i ukupni troškovi osvetljenja.
Potrošnja struje manja i do 89 odsto
Sistem sa optičkim vlaknima uspeo je da biljkama isporuči između 19 i 27 odsto godišnje dostupnog fotosintetski aktivnog zračenja, u zavisnosti od vrste korišćenih vlakana.
Zahvaljujući ravnomernoj raspodeli dnevne svetlosti na svim nivoima polica i korišćenju UV-IR filtera, kojim se ograničava zagrevanje prostora, potrošnja električne energije smanjena je između 35 i 89 odsto.
Poređenja radi, sistem sa svetlosnim cevima omogućio je uštedu od svega 12 odsto.
Poljoprivreda bez zemlje – Kako funkcionišu vertikalne farme?
Najveća ušteda donosi i znatno manji prinos
Strategija u kojoj se koristi isključivo dnevna svetlost ostvarila je najnižu specifičnu potrošnju električne energije – 1,81 kilovat-sat po kilogramu proizvedenog useva.
Međutim, ovakav način osvetljenja doveo je do smanjenja produktivnosti biljaka za čak 52 odsto. To pokazuje da velika energetska ušteda ne znači nužno i održiviju ili isplativiju proizvodnju.
Kao bolje rešenje pokazala se kombinacija LED rasvete i sunčeve svetlosti sprovedene optičkim vlaknima. Hibridni sistemi sprečili su pad prinosa, a istovremeno omogućili uštedu električne energije od oko 50 odsto. Najniža zabeležena specifična potrošnja u ovom slučaju iznosila je 3,16 kilovat-sati po kilogramu proizvoda.
Optička vlakna još preskupa za komercijalnu primenu
Iako su tehnički rezultati ohrabrujući, trenutna cena optičkih vlakana čini ovakav sistem ekonomski neprivlačnim. Prema procenama istraživača, troškovi početnog ulaganja morali bi da budu smanjeni za oko 90 odsto kako bi tehnologija mogla ravnopravno da konkuriše postojećim rešenjima.
Krovni fotonaponski paneli trenutno predstavljaju znatno isplativiju mogućnost. Oni mogu da pokriju oko 22 odsto godišnjih potreba vertikalne farme za električnom energijom, uz procenjeni period povraćaja investicije od 11 do 12 godina.
Rezultati istraživanja pokazuju da sunčeva svetlost sprovedena optičkim vlaknima ima potencijal da značajno smanji energetsku potrošnju vertikalnih farmi. Ipak, dok cena ove tehnologije drastično ne padne, kombinacija LED rasvete i solarnih panela ostaje realnije i ekonomski opravdanije rešenje.
Izvor: arxiv.org
Komentari