Alternative systemer til opvarmning af drivhuse til dyrkning af grøntsager og friske urter om vinteren.
Som et resultat af stigende priser på fossile brændstoffer og begrænsninger af emissioner af CO2 og andre forurenende stoffer er der behov for at finde alternative systemer til opvarmning af drivhuse til dyrkning af grøntsager og friske urter om vinteren. Et muligt alternativ er brugen af solenergi. Opvarmning af drivhuse om natten med solenergi kræver en kombination af flere komponenter baseret på følgende principper: 1. absorption af energien fra solen (i løbet af dagen), 2. lagring af energien og undgå energitab til omgivelserne og 3 Brug af energien om natten.
Absorptionen af solenergi øges ved at dække jorden med et gennemsigtigt plastark. Den befugtede jord har kapacitet til at lagre en stor mængde varmeenergi. En yderligere metode til at absorbere og lagre solenergi er ved at placere vandrette og lodrette gennemsigtige PE (polyethylen) vandrør i drivhustunnellerne (fig. 3 og 4). Brug af sort PE til at konstruere vandrørene giver mulighed for større varmeabsorption end de almindeligt anvendte gennemsigtige rør.
Drivhusets orientering kan også øge absorptionen af solenergi. En walk-in tunnelorienteret øst-vest vil absorbere væsentligt mere energi end en lignende struktur orienteret nord-syd. Placering af de selvunderstøttede lodrette vandrør på den nordlige side som en "vandvæg" øger energiabsorptionen og oplagringen, hvilket øger drivhusnatemperaturerne op til 16 C0 i Israel afhængigt af lokal stråling og klimatiske forhold.
Tab af energi til det omgivende reduceres ved at dække drivhuset med et dobbelt lag plastplader med IR-blokering med et luftgab mellem pladerne eller ved brug af termiske skærme eller isoleringstæpper. Fra solnedgang, når der ikke er mere ophobning af varme, frigiver vandrørene og jorden varmeenergien til drivhusets volumen.
Lignende praktiske anvendelser af disse principper bruges andre steder i verden. I dele af Kina lagres solenergi i en tyk mur lavet af mudder eller lersten. I Israel har vi anvendt disse principper i walk-in tunneler til dyrkning af basilikum. Kombinationen af disse komponenter har gjort det muligt for os at dyrke basilikum (en sommerafgrøde) om vinteren, samtidig med at vi øger produktionen, forhindrer plantesygdomme og forbedrer kvaliteten, samtidig med at omkostningerne reduceres og emissioner af drivhusgasser.
Brug af vandrette vandrør er ikke en ny metode, for det blev prøvet for mange år siden. Selvom de vandrette rør har noget bidrag til opvarmning af drivhuset, er de placeret på det værste sted i drivhuset, det koldeste og mest skyggefulde sted, og de udsættes for mekaniske skader. En unik løsning til at anbringe vandrørene lodret er en god og effektiv løsning på problemerne med de vandrette vandrør. De står uafhængigt, de understøttes ikke af drivhusstrukturen. De har en stiv ramme lavet af en metalpladebøsning eller understøttes ved hjælp af en bøsning fremstillet af et metalnet.
De lodrette rør udsættes for solen, og de er ikke i vejen for arbejderne i drivhuset. Det er muligt at opbevare et meget større vandvolumen i drivhuset for at muliggøre større lagring af varmeenergi. Placering af lodrette rør korrekt reducerer skyggeproblemer vinter og er velegnet til drivhuse med flere spænd og nord-syd retning i walk-in tunneler.
Orienteringen af walk-in tunnelen har stor indflydelse på absorptionen af solenergi. Orienteringen øst-vest tillader meget mere sollys at komme ind i drivhuset. Om vinteren, når solen er lav, rammer solstrålene plastbeklædningen i den nord syd orienterede walk-in tunnel i en skarp vinkel. Som et resultat reflekteres en del af bjælken. Solstrålerne, der rammer øst-vest-orienteringen, er næsten i en ret vinkel, hvilket resulterer i, at meget mere lys kommer ind i tunnelen, hvilket fører til højere udbytter.
Denne viden gav plads til udvikling og konstruktion af drivhuset "Eden". Drivhuset "Eden" er orienteret øst - vest, og de lodrette rør er placeret på nordsiden. De danner en "mur af vand". Denne placering har en fordel, at der ikke er skygge på afgrøden, og at der ikke er nogen fysisk forstyrrelse for arbejderne. En relativt stor mængde vand kan holdes i gangen i tunnelen (8 m3 vand i en 30 m længde walk-in tunnel). "Vandmuren" absorberer solenergien i de relativt varme dage og frigiver varmen om natten, hvilket skaber optimale temperaturer til afgrødeproduktion.
Årsagen til brug af vand i rørene er den høje specifikke varme af vand sammenlignet med andre materialer. Vand er tilgængeligt og vil ikke forurene jorden, hvis rørene er beskadiget. Et termisk billede, der blev taget om natten, viser varmen, der er opbevaret i vandvæggen, og indflydelsen på plantetemperaturen. Udbyttet af basilikumafgrøden var vinter betydeligt højere i walk-in tunneler udstyret med en mur af vand.
Afslutningsvis udviklede vi et simpelt, bæredygtigt, ikke-forurenende, ingen emissionssystem til dyrkning af sommerafgrøder om vinteren ved kun at hæve temperaturen ved hjælp af solenergi. Det er muligt at dyrke basilikumafgrøder om vinteren i Israel ved hjælp af: PE-mulching, vandrør, termiske skærme og dobbeltlag PE-dækmateriale. De bedste resultater blev opnået ved hjælp af en mur af sorte PE-vandrør, der stod på den nordlige side af den øst-vest-orienterede tunnel.
Orientering af tunnelen i øst-vest retning har en betydelig fordel i forhold til nord-syd orienterede tunneler. Denne metode gjorde det muligt at dyrke basilikum fri for vintersygdomme uden kemisk sprøjtning af fungicider. Afhængig af de klimatiske forhold er der en mulighed for kun at bruge nogle af de førnævnte metoder til at producere høje udbytter af fremragende kvalitet.