Az egész évben friss zöldséget és gyümölcsöt adó üvegházak fenntartása egyre nagyobb gondot jelent Európában, ezért uniós kutatásokkal keresnek új innovatív megoldásokat a hatékonyabb energia- és vízellátásra. Ehhez a növényekben lévő nedvesség és egy nanobevonattal ellátott újfajta napelem is segít, ahogy arról a Horizonban, az EU kutatási és innovációs magazinjában olvasni lehetett.
A dél-Spanyolországi Almeria környékén ameddig a szem ellát, több mint 400 négyzetkilométeren üvegházak tükrözik a napfényt. Ezekből évente 2,5-3,5 millió tonna zöldség és gyümölcs kerül az európai fogyasztók asztalára, akik mára megszokták, hogy egész évben friss paradicsomot, uborkát és dinnyét élvezhetnek.
Forrás: NASA
Ennek azonban ára van: az ilyen termesztési mód egyre kevésbé fenntartható energia és vízfelhasználás szempontjából. És ez nemcsak az egyre melegebb Almeria üvegházainak gondja, Európa szerte keresik az üvegházi termelés új és hatékony energia- és vízhatékonysági technológiáit.
A zürichi Energiarendszerek és Fluidtechnika Intézet (IEFE), amely élenjáró kutatásokat végez a hőtechnika és a hővisszanyerés területén, az elmúlt négy évben az uniós finanszírozású TheGreefa projektet vezette, amelynek célja egy új, energiahatékonyabb és fokozottabban környezetbarát rendszer kifejlesztése volt az üvegházak hőmérsékletének és páratartalmának szabályozására. A fő gond ugyanis ez az üveg alól kikerülő terményeknél.
A növényekben lévő nedvesség hőforrás lehet
Az utóbbi évtizedekben ez a termelési mód rohamosan bővülő területeket foglalt el. Becslések szerint már 2018-ban Európában mintegy 210 ezer hektáron (2 100 négyzetkilométeren) terjeszkedtek üvegházak, különösen nagy koncentrációban Spanyolországban (70 000 hektár), Olaszországban (42 800 hektár), Franciaországban, Hollandiában, valamint Közép- és Kelet-Európában, s azóta ez a szám tovább nőtt.
Az üvegházak energiaigénye elhelyezkedésüktől függően természetesen eltérő. A közép-európai üvegházaknak télen fűtésre van szükségük, Spanyolországban viszont nyáron hűtésre. A TheGreefa olasz, francia, német, spanyol, svájci, lengyel és tunéziai kutatókat tömörít, hogy megvizsgálják, hogyan működik az általuk javasolt rendszer a különböző éghajlati övezetekben.
A hőmérséklet mellett a páratartalom szabályozása is döntő. Mivel a növényekből fotoszintézisük során a transzpiráció révén elpárolog a víz, a zárt üvegházakban a páratartalom szintje veszélyesen magasra emelkedhet. A magas páratartalom gombabetegségeket okozhat, amelyek könnyen elterjedhetnek és tönkre tehetik a termést. Sőt, ha a páratartalom túl magas, a növény sem lesz képes normálisan párologtatni és elpusztul.
A TheGreefa kutatói által javasolt zseniális megoldás lehetővé teszi az üvegházak tulajdonosai számára, hogy a növények által természetes módon felszabaduló nedvességet hőtermelésre használják. Emellett lehetővé teszi, hogy a felesleges nedvességből tiszta vizet nyerjenek vissza, így vizet és energiát is megtakarítanak.
Ehhez sóoldatot használnak, amely elnyeli az üvegházban megnövekedett nedvességet, és eközben termokémiai reakció révén hőt szabadít fel. A megoldás további előnye, hogy ez az abszorpciós folyamat kiküszöböli a szellőztetés szükségességét, így drasztikusan csökken a hőveszteség, amikor a felesleges nedvesség távozásához ki kell nyitni az ablakokat.
Miután pedig a sóoldat a lehető legtöbb vizet elnyelte, napenergiával előállított viszonylag kevés hőmennyiséggel regenerálni lehet. Ilyenkor a só és a víz elválik egymástól, így a sóoldat készen áll a tárolásra és szükség esetén az újrafelhasználásra. A sóoldat dehidratáló hatása friss termékek, például fűszernövények és gyümölcsök szárítására is felhasználható, amivel azok eltarthatósága is megnő. Mivel pedig mindez alacsony hőmérsékleten működik, az illat- és ízanyagok is megmaradnak.
A technológiát svájci és tunéziai üvegházakban már tesztelték. Svájcban a fűtésre és a szezonális tárolásra, míg a délen az energiahatékonyságra és a vízvisszanyerésre helyezték a hangsúlyt. A svájci üvegházban a rendszer máris 50 százalékkal csökkentette a hőenergia-szükségletet. A technológia tesztelése azonban tovább folyik, kereskedelmi léptékű bevezetése még odébb van.
Megcsapolják a napot, mégis nő a termés
Egy másik módja az üvegházak fenntarthatóbbá válásának az lenne, ha kihasználnák azt a tényt, hogy nagy, napfényben fürdő területeket foglalnak el. Az üvegházak így egyedülálló helyzetben vannak ahhoz, hogy a napfényt villamos energia előállítására használják fel.
Nagy akadály azonban, hogy a napelemek általában nem átlátszók, így nem lehet őket a növények fölé helyezni, különben azokat nem érné a napfény és nem tudnának nőni. A PanePowerSW nevű, 2021-ben lezárult uniós támogatású projekt azonban felvette a kesztyűt ezzel a kihívással.
A Thesszalonikiben működő Brite Solar nevű start-up cég vezetésével a projekt kutatói olyan nanoanyagokkal bevont napelemet fejlesztettek ki, amelyek elnyelik a napfény UV tartományában lévő, sem a fotovoltaikus panelek, sem a növénytermesztés számára nem hasznos fényrészecskéit. Ezután a látható spektrum vörös és kék tartományában továbbítja őket, amelyek mind a hagyományos napelemek, mind a növények számára hasznosak. A látható fény így képes áthaladni a panelen, miközben mind az energiatermelést, mind a fotoszintézist fokozza, így a technológia ideális az üvegházakban való használatra.
A kutatók a paneleket Görögországban, Spanyolországban, az Egyesült Államokban és Szingapúrban üvegházakban, valamint Németországban, Franciaországban, Hollandiában és Romániában szabadföldi termesztésben tesztelte. A teszteket különböző növényeken, többek között paradicsomon, áfonyán, díszvirágokon és körtefákon végezték. Eredményeik azt mutatták, hogy a gazdák jelentősen csökkenthetik szén-dioxid-lábnyomukat azáltal, hogy a növénytermesztés során tiszta energiát termelnek.
Az esővizet is összegyűjtik
Az innovatív technológia, amellett, hogy képes saját energiát termelni, az újszerű üvegházszerkezet miatt további előnyöket is kínál. Összegyűjti ugyanis az esővizet, amelyet a növényeken használnak fel, emellett csökkenti a víz párolgását, ami az öntözéshez szükséges vízmennyiség jelentős – mintegy 20-40 százalékos csökkenését eredményezi.
A szaloniki cég most gyárat épít Görögországban, hogy automatizálja és felgyorsítsa a különleges napelemes üveg gyártását. Ezáltal a vállalat egyetlen gyártósoron lesz képes kombinálni a nanobevonat alkalmazását a napelemek összeszerelésével, így mind több kis- és nagytermelőt tud majd ellátni az innovatív és fenntartható élelmiszertermelés érdekében.
