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

Hindi Napapanatiling Kasaganaan

Isang malaking kaginhawahan ng makabagong buhay ay ang posibilidad na makakuha ng sariwang produkto direkta mula sa supermarket anumang oras. Ang sariwang produkto ay naghihintay na para sa atin sa supermarket. Sa labas, maaaring nagyelo at natatakpan ng niyebe, ngunit makakakita pa rin tayo ng napakaraming kamatis, litsugas, at sariwang prutas.

Gayunpaman, ito ay may kasamang napakalaking carbon emissions. Maaaring ang mga produktong ito ay ipinapadala, kadalasan sa eroplano, mula sa kabilang panig ng mundo. O kaya ay ginagawa sa pinainit na mga greenhouse, na kadalasan pinapainit ng natural gas o propane.

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

Ang pangunahing disenyo ng greenhouse ay ang pagkuha at pag-imbak ng thermal na enerhiya ng araw. Sa pamamagitan ng pagpapapasok ng mga sinag ng araw, pagprotekta sa mga halaman mula sa hangin, at pagpapanatili ng init. Pinapataas nito ang produktibidad ng halaman sa pamamagitan ng pagpapahaba ng panahon ng pagtubo at pagbibigay ng mas mainit na temperatura, na nagpapasigla ng paglago ng halaman. Ito ay kinakailangan para sa produksyon kahit ng “pangunahing” pagkain tulad ng kamatis o paprika sa maraming bahagi ng US, Canada, at Europa.

Pag-init ng greenhouse sa pamamagitan ng solar radiation – Source: Hydroponics simplified

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

Masa ng Init

Ang unang ideya ay pataasin ang inertia ng sistema. Ang pinakamalaking panganib para sa greenhouse ay ang panandaliang nagyelo na maaaring pumatay sa mga marupok na halaman tulad ng kamatis. Ang pagtaas ng thermal inertia ng greenhouse ay nagbabawas ng pinakamataas at pinakamababang tuktok ng temperatura.

Isang paraan upang gawin ito ay gawing hindi plastik o salamin ang hilagang bahagi ng greenhouse, kundi mga ladrilyo o bato. Ang solidong pader ay mag-iimbak ng mas maraming init at direktang sumisipsip ng init ng araw sa araw. Pagkatapos ay muling ilalabas ito patungo sa loob ng greenhouse sa gabi, na nagpapataas ng posibilidad na manatiling walang nagyelo.

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

Passive na Greenhouse ng Tsina – Source: 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.

Ang iba pang mga disenyo ay maaaring magdagdag ng mga bariles ng tubig at napakalakas na heat sink, na humahaplos sa hilagang pader para sa mas malaking thermal inertia. Ang mga bato sa paligid ng mga halaman at isang sahig na konkreto/bato sa gitna ng greenhouse ay maaari ring makatulong.

Pagbabawas ng Pagkawala

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.

Source: Research Gate

Maaaring magkaroon pa ng karagdagang pag-unlad, lalo na sa bentilasyon, ngunit kahit papaano, ang disenyo na ito ay maaaring gumana nang walang fossil fuel at kumakatawan sa malaking bahagi kung paano mapakain ng China ang populasyon nitong 1.4 bilyong tao.

Source: Research Gate

Geothermal na Greenhouse

Temperatura ng Lupa

Ang passive na greenhouse ay isang radikal na pagpapabuti kumpara sa mga disenyo na pinapainit ng fossil fuel na karaniwan sa Kanluran, lalo na sa US o Netherlands. Ngunit sa pinakamalupit na klima, maaaring hindi ito sapat, lalo na sa mga napakabundok at maulap na taglamig, kung saan maaaring ilang linggo na walang direktang sikat ng araw ang natatanggap ng greenhouse.

Ang geothermal na enerhiya ay ginagamit na upang painitin ang mga bahay sa pamamagitan ng ground heat pump. Ang ideya ay maglagay ng network ng mga tubo na nakabaon nang malalim sa lupa, sa antas kung saan ang temperatura ay pare-pareho sa buong taon. Pagkatapos, gamitin ang heat pump upang kunin ang init na iyon at panatilihing mainit ang bahay.

Source: energy.gov

Ang nagpapasikat sa ground heat pump kumpara sa air heat pump, lalo na sa malamig na klima, ay dahil ang lupa ay may patuloy na temperatura na higit sa pagyeyelo. Ang eksaktong temperatura ay nag-iiba depende sa rehiyon, pati na rin sa potensyal na geothermal activity.

Isang Pinadaling Disenyo ng Geothermal

Para sa mga greenhouse, hindi kailangan ng heat pump upang “i-concentrate” ang enerhiya ng lupa hanggang sa temperaturang komportable para sa tao.

Ang pananatiling ilang degree sa ibabaw ng nagyelo sa gabi ay sapat na, kasama ang mga sandaling sumisikat ang araw na nagdadala ng karagdagang init na kailangan upang maipagpatuloy ang paglago ng halaman. Mula sa mga simpleng katotohanang ito lumitaw ang konsepto ng geothermal na greenhouse.

Ang ideya ay ilibing ang isang tubo nang sapat na lalim upang ang nakapaligid na lupa ay manatiling mainit buong taon. Ang hangin mula sa greenhouse ay ipapasok sa tubo, pinapainit ito, at pagkatapos ay ibabalik sa greenhouse upang panatilihing ang hangin sa loob ay higit sa temperatura ng pagyeyelo.

Ang estratehiyang ito ay inilapat sa mga estado ng US na may malamig na taglamig, tulad ng Nebraska, upang magtanim ng lokal na citrus, igos, o ubass.

Simple ay Maganda

Ang bentahe ng disenyo na ito ay napaka-enerhiya epektibo. Ang pangangailangan para sa sirkulasyon ng hangin ay nagiging hindi ganap na passive, dahil ang sistema ng bentilasyon ay nangangailangan ng kaunting kuryente. Ngunit ito ay napakababang konsumo ng enerhiya kumpara sa anumang ibang paraan ng pagpainit para sa mga greenhouse.

Ito rin ay isang medyo mababang teknolohiyang solusyon, kung saan ang paghuhukay ay magagawa ng isang tao gamit ang backhoe o excavator at kailangan lamang minsan para sa ilang dekada.

Sa huli, ang matatag na average na temperatura sa ilalim ng lupa ay nangangahulugang maaaring gamitin ang parehong sistema upang palamigin ang mga greenhouse sa tag-init, na maaaring makatulong na pataasin ang produktibidad ng halaman sa mga buwan ng tag-init, at/o bawasan ang konsumo ng tubig.

Iba pang Pag-init gamit ang Geothermal

Ang pangunahing geothermal na greenhouse ay isang magandang solusyon para pahabain ang panahon ng pagtubo o gawing posible ang mga pananim at punong sensitibo sa nagyelo sa mga rehiyong Nordic. Maaaring kailanganin ang mas malakas na geothermal heat sources upang maabot ang pinakamainam na produktibidad sa buong taon.

Isa pang opsyon ay dami-daming operasyon ng greenhouse sa mga estado ng Rocky Mountain at West Coast na pinapainit ng medium temperature geothermal energy. Habang mahirap i-scale ito sa lahat ng lugar, may “dami-daming operasyon ng greenhouse sa mga estado ng Rocky Mountain at West Coast na pinapainit ng medium temperature geothermal energy.” Ang US, pati na rin ang Japan, Canada, Chile, at iba pang rehiyon na may hot springs at aktibidad ng bulkan ay maaaring maging magagandang kandidato para sa pagpapalawak ng ganitong uri ng greenhouse.

Isa pang opsyon ay ang malalim na geothermal boring, paghuhukay nang sapat na lalim upang maabot ang mga bato na permanenteng pinainit ng geothermal activity ng Earth. Sa kasamaang palad, ang ganitong malalim na mga balon ay, sa ngayon, napakamahal. Bagaman ilang kumpanya, tulad ng Eavor, ay naghahanap ng solusyon para sa power generation, malabong magamit ito para sa produksyon ng pagkain sa lalong madaling panahon.

Konklusyon

Ang geothermal na greenhouse ay nananatiling isang napakabagong konsepto at pinakamahusay na gumagana kapag pinagsama sa konsepto ng passive na greenhouse. Ang mga passive na greenhouse ay nagiging mas pangkaraniwan na sa buong mundo, kasunod ng kanilang malawak na pag-aampon sa China.

Kaya, malamang na ang geothermal na greenhouse ay magiging susunod na hakbang sa paggawa ng mas lokal at matatag na food chain habang binabawasan ang pag-asa sa fossil fuel.

Sa oras ng pagsulat ng artikulong ito, hindi kami makahanap ng pampublikong nakalistang kumpanya na dalubhasa sa paggawa ng passive o geothermal na greenhouse. Ang “low-tech” na aspeto ng teknolohiyang ito ay maaaring nagdulot na hindi ito “startup-friendly,” dahil kaunti lamang ang maaaring ma-develop na proprietary IP.

Muli, may ilang kits na magagamit mula sa mga pribadong kumpanya tulad ng:

• Ceres Greenhouse Solutions (greenhouse na mataas ang ani).
• SunCatcher (Solar passive greenhouse).
• Atmos Greenhouse Systems(Geothermal “climate battery”).

Gayunpaman, ito ay susi sa pagbawas ng konsumo ng fossil fuel, pati na rin sa pagbuo ng mas matatag na ekonomiya, tulad ng ipinakita ng krisis na tumama sa produksyon ng mga greenhouse sa Netherlands noong 2022. Ang bansa ay may 24,000 ektarya ng mga greenhouse na kumukonsumo ng 106 petajoules taun-taon, na nagbibigay ng 21% ng mga sili, 20% ng mga pipino, at 17% ng mga kamatis na itinatanim sa Europa.

Kaya, maaaring maging isang bagong berde na sektor ito na hindi pa na-develop sa malakihang sukat, na may mga standardisadong sistema upang bawasan ang gastos at pataasin ang kahusayan at pagiging maaasahan.