Geothermal at Passive na Greenhouse – Pagbabawas ng Carbon Emissions sa Pagsasaka

Hindi Napapanatiling Kasaganaan

Isa sa mga kaginhawahan ngayon ang pagkakaroon ng sariwang pagkain sa buong taon. Kahit nagyeyelo o may niyebe sa labas, may kamatis, litsugas, at prutas sa tindahan. Tinatalakay rito ang mga teknolohiya at halimbawa ng greenhouse mula sa pananaw ng 2023.

Maaaring magdulot ang produksyon at transportasyon ng malaking emisyon ng carbon. Inihahatid ang inaangkat na produkto sa barko at kalsada, at ang ilang madaling masira ay sa eroplano; hindi tama na karamihan ay ipinapadala sa himpapawid. Ang iba ay mula sa greenhouse na pinapainit, madalas gamit ang natural gas o propane. Nakadepende ang bakas sa klima sa parehong produksyon at transportasyon.

Isang opsyon ay isuko ang ganitong luho. Ito ang ginagawa ng ating mga ninuno, lalo na sa malamig na klima, na umaasa sa diyeta ng sibuyas, patatas, karot, keso, atsara, at maalat o pinausukang karne tuwing taglamig. Ngunit sa realidad, hindi ito bagay na handang gawin ng karaniwang mamimili.

Sa kabutihang palad, ang mga bagong disenyo ng greenhouse na gumagamit nang mas matalino ng enerhiya mula sa Lupa at sa Araw ay makakatulong na bawasan ang pangangailangan sa fossil fuel para sa pagtatanim ng ating pagkain sa taglamig.

Passive na Greenhouse

Pinapapasok ng greenhouse ang sikat ng araw, pinoprotektahan ang mga halaman sa hangin, at nililimitahan ang pagkawala ng init. Maaari nitong pahabain ang panahon ng pagtatanim at gawing mas angkop ang temperatura. Kapaki-pakinabang ito sa kamatis at bell pepper sa malamig na bahagi ng US, Canada, at Europa, ngunit hindi kailangan sa lahat ng lugar at panahon.

Pag-init ng greenhouse sa pamamagitan ng sinag ng araw — Pinagmulan: Hydroponics simplified

Ang passive na greenhouse ay itinutulak pa ang konseptong ito sa pamamagitan ng pagpapataas ng kahusayan ng bawat posibleng bahagi.

Mga materyal na nag-iimbak ng init

Isang paraan ang pagpapataas ng kakayahang mag-imbak ng init. Maaaring mapinsala ng maikling pagyeyelo ang sensitibong halaman tulad ng kamatis. Pinapantay ng thermal mass ang pagbabago ng temperatura: pinabababa ang pinakamainit na rurok at itinataas ang pinakamalamig na temperatura.

Sa Hilagang Hemisperyo, maaaring gawing ladrilyo o bato ang hilagang pader sa halip na transparent na materyal. Sumisipsip ito ng init sa araw at naglalabas sa gabi upang mabawasan ang panganib ng pagyeyelo. Kailangang iangkop ang direksiyon sa hemisperyo at latitud.

Ang disenyo na ito ay inilapat sa napakalaking sukat sa China at ngayon ay pinag-aaralan sa mga siyentipikong literatura.

Mga passive solar greenhouse sa Tsina — Pinagmulan: Research Gate

Upang higit pang mapalakas ang epekto ng pader, isang patong ng insulasyon, kadalasang polystyrene, ay inilalagay sa labas ng pader upang ang muling inilabas na init ay manatili sa loob ng greenhouse.

Maaaring magdagdag ng mga bariles ng tubig bilang thermal mass na nag-iimbak ng init. Makakatulong din ang mga bato at sahig na bato o konkreto. Nakadepende ang pakinabang sa pagkakaayos at kailangang timbangin laban sa espasyong makukuha nito mula sa pananim.

Pagbabawas ng pagkawala ng init

Isa pang opsyon upang panatilihing mas mainit ang mga greenhouse sa gabi ay bawasan ang thermal losses. Para dito, ang mga Chinese passive greenhouse ay nagbubukas ng kumot sa itaas ng greenhouse bawat gabi. Noong una ay ginagawa ito nang mano-mano, ngunit ngayon ay karaniwang ginagawa na gamit ang mga awtomatikong sistema.

Pinagmulan: Research Gate

Mahalaga pa rin ang bentilasyon, pagtatabing, at pagkontrol ng halumigmig. Sa angkop na kondisyon, maaaring lubhang mabawasan o maiwasan ang fossil-fuel heating, ngunit hindi ito garantiya ng pagtatanim nang walang dagdag na init sa lahat ng klima. Nakakatulong ang malawak na paggamit nito sa Tsina sa suplay ng gulay.

Pinagmulan: Research Gate

Mga greenhouse na gumagamit ng init ng lupa

Temperatura ng Lupa

Maaaring mabawasan ng passive na disenyo ang paggamit ng panggatong. Ngunit sa napakalamig, maulap, o maniyebeng taglamig, maaaring hindi sapat ang araw. Kailangan noon ang dagdag na init o ibang pagpili ng pananim.

Ginagamit na sa mga gusali ang ground-source heat pump. Inilalagay ang mga tubo sa lupa kung saan mas maliit ang pagbabago ng temperatura kaysa sa hangin sa labas. Gumagamit ng kuryente ang pump upang ilipat ang init para sa pagpapainit o pagpapalamig.

Pinagmulan: energy.gov

Sa maraming lugar, mas mainit ang lupa kaysa hangin sa taglamig at mas malamig sa tag-init. Maaari nitong mapahusay ang kahusayan kumpara sa air-source pump sa matinding lamig. Ngunit hindi ganap na pare-pareho o laging higit sa freezing point ang temperatura ng lupa; mahalaga ang lalim, lokasyon, panahon, at kondisyon ng lupa.

Mas simpleng pagpapalitan ng init sa lupa at hangin

Sa ilang maliit at maayos ang insulasyong greenhouse na mababa ang target na temperatura, maaaring gumana ang direktang pagpapalitan ng init sa lupa nang walang heat pump. Hindi ito totoo sa lahat ng greenhouse.

Para sa matitibay na pananim, maaaring sapat na maiwasan ang pagyeyelo sa gabi at makuha ang dagdag na init sa araw. Nakadepende sa halaman at layunin ng produksyon ang kailangang temperatura at liwanag.

Pinapaikot ng bentilador ang hangin ng greenhouse sa nakabaong mga tubo. Nakikipagpalitan ito ng init sa lupa at bumabalik sa loob. Maaari ring mag-imbak ng init ng araw ang lupa. Iba ang mababaw na palitang ito sa paggamit ng mainit na tubig sa ilalim ng lupa o malalim na geothermal energy.

Isang halimbawa sa malamig na lugar ang pagtatanim ng citrus, igos, at ubas sa Nebraska. Ang resulta ay para sa isang partikular na maliit at insulated na disenyo, hindi sa lahat ng greenhouse.

Ang pakinabang ng pagiging simple

Maaaring mababa ang paggamit ng enerhiya ng ganitong sistema. Hindi ito ganap na passive dahil nangangailangan ng kuryente ang bentilador. Nakadepende ang matitipid kumpara sa ibang pagpapainit sa klima, insulasyon, laki, at target na temperatura.

Maaaring simple ang teknolohiya, ngunit kailangan ang tamang paghuhukay, drainage, pagpili ng tubo, at pagdidisenyo. Hindi awtomatikong sapat ang isang tao o garantisadong walang maintenance sa loob ng ilang dekada.

Sa tag-init, maaaring sumipsip ng init mula sa hangin ng greenhouse ang mas malamig na lupa. Makakatulong ito sa mga halaman at, depende sa kondisyon, makakabawas sa kailangan nilang tubig.

Iba pang geothermal na pinagmumulan ng init

Maaaring pahabain ng direktang palitan sa lupa ang panahon ng pagtatanim. Para sa mas mataas na temperatura at produksyon sa buong taon, maaaring kailanganin ang heat pump o mas malakas na pinagmumulan ng init.

Isang opsyon ang mainit na bukal o balon na may tubig na humigit-kumulang 60–150°C, katumbas ng 140–300°F. Hindi ito matatagpuan sa lahat ng lugar. Inilarawan ng publikasyong pang-agrikultura noong 2019 ang dose-dosenang greenhouse sa mga estado ng Rocky Mountains at West Coast na pinapainit ng katamtamang-temperaturang geothermal energy. Maaari ring suriin ang direktang geothermal heating sa angkop na lugar sa US, Japan, Canada, at Chile.

Isa pang opsyon ang malalim na geothermal drilling, ngunit mahalaga ang gastos at heolohiya. Noong 2023, bumubuo na ang Eavor ng teknolohiya para sa parehong kuryente at district heating, hindi kuryente lamang. Ang gamit nito sa greenhouse ay nakadepende sa init na makukuha, distansiya, at kakayahang pang-ekonomiya.

Konklusyon

Hindi lubos na bago ang geothermal greenhouse heating. Maaaring ipares ang simpleng ground heat exchanger sa passive solar greenhouse; gumagamit naman ng heat pump o mainit na geothermal water ang ibang sistema.

Maaaring suportahan ng mga kombinasyong ito ang mas lokal at matatag na produksyon at bawasan ang paggamit ng fossil fuel. Nakadepende ang pakinabang sa kapaligiran sa disenyo at pinagmumulan ng enerhiya.

Walang natukoy ang orihinal na pagsusuri ng artikulo noong 2023 na nakalistang kumpanya na eksklusibong dalubhasa sa mga disenyong ito; hindi nito pinatutunayang walang ganoong kumpanya. May mga pribadong supplier, at hindi nangangahulugang walang intellectual property ang pagiging simple. Inilalarawan ng Ceres ang mga patentadong disenyo at teknolohiya nito.

Kabilang sa mga pribadong supplier ang:

• Ceres Greenhouse Solutions (greenhouse na mataas ang ani).
• SunCatcher (passive solar greenhouse).
• Atmos Greenhouse Systems (pag-iimbak ng init sa lupa o “climate battery”).

Maaaring mapahusay ng pagbawas sa pag-asa sa panggatong ang katatagan, gaya ng ipinakita ng krisis sa enerhiya ng mga greenhouse sa Netherlands noong 2022. Binanggit ng orihinal na artikulo ang humigit-kumulang 24,000 acre, katumbas ng 9,700 ektarya, hindi 24,000 ektarya. Ayon sa ulat noong 2022, gumamit ang sektor ng 106 petajoule noong 2019 at nagkaroon ng mga historikal na bahagi sa produksyon ng Europa na 21% sa bell pepper, 20% sa pipino, at 17% sa kamatis. Magkakaibang lumang panahon ang saklaw ng mga bilang na ito, hindi kasalukuyang taunang datos.

Maaaring magpababa ng gastos at magpahusay ng kahusayan at pagiging maaasahan ang mga standardisadong sistema at mas mahusay na disenyo, kung angkop ang lokal na kondisyon.