Alternativni sustavi za grijanje staklenika za uzgoj povrća i svježeg bilja zimi.
Kao rezultat povećanja cijena fosilnih goriva i ograničenja emisija CO2 i drugih zagađivača, postoji potreba za pronalaženjem alternativnih sustava za grijanje staklenika za uzgoj povrća i svježeg bilja zimi. Jedna od mogućih alternativa je uporaba solarne energije. Za grijanje staklenika tijekom noći solarnom energijom potrebna je kombinacija nekoliko komponenata temeljena na sljedećim principima: 1. apsorpcija sunčeve energije (tijekom dana), 2. skladištenje energije i izbjegavanje gubitaka energije u okolini i 3 koristeći energiju noću.
Apsorpcija sunčeve energije povećava se prekrivanjem tla prozirnom plastičnom folijom. Mokro tlo ima sposobnost pohranjivanja velike količine toplinske energije. Dodatna metoda apsorpcije i skladištenja sunčeve energije je postavljanjem vodoravnih i okomitih prozirnih PE (polietilenskih) cijevi za vodu u tunele staklenika (slike 3 i 4). Korištenje crnog PE za izradu cijevi za vodu omogućuje veću apsorpciju topline od uobičajenih prozirnih cijevi.
Orijentacija staklenika također može povećati apsorpciju sunčeve energije. Ulazni tunel orijentiran istok-zapad apsorbirat će znatno više energije od slične strukture orijentirane sjever-jug. Postavljanje samonosivih vertikalnih cijevi za vodu na sjevernoj strani kao „vodenog zida“ povećava apsorpciju i skladištenje energije, što podiže noćne temperature staklenika do 16 C0 u Izraelu, ovisno o lokalnom zračenju i klimatskim uvjetima.
Gubici energije u okolini smanjuju se prekrivanjem staklenika dvostrukim slojem plastičnih limova s IR blokadom, s zračnim razmakom između limova ili uporabom termičkih zaslona ili izolacijskih pokrivača. Od zalaska sunca kada više nema nakupljanja topline, cijevi za vodu i tlo oslobađaju toplinsku energiju do volumena staklenika.
Slične praktične primjene ovih principa koriste se i drugdje u svijetu. U dijelovima Kine solarna energija pohranjena je u debelom zidu od blata ili glinenih opeka. U Izraelu smo primijenili ove principe u ulaznim tunelima za uzgoj bosiljka. Kombinacija ovih komponenata omogućila nam je uzgoj bosiljka (ljetnih usjeva) zimi, istovremeno povećavajući proizvodnju, sprječavajući biljne bolesti i poboljšavajući kvalitetu uz smanjenje troškova i emisiju stakleničkih plinova.
Korištenje vodoravnih cijevi za vodu nije nova metoda jer se pokušavalo godinama. Iako vodoravne cijevi doprinose zagrijavanju staklenika, one se nalaze na najgorem mjestu u stakleniku, najhladnijem i zasjenjenom mjestu i izložene su mehaničkim oštećenjima. Jedinstveno rješenje vertikalnog rasporeda cijevi za vodu dobro je i učinkovito rješenje problema vodoravnih cijevi za vodu. Oni stoje neovisno, a struktura staklenika ih ne podržava. Imaju krut okvir izrađen od čahure od metalnog lima ili su oslonjeni na čahuru izrađenu od metalne žičane mreže.
Okomite cijevi su izložene suncu i nisu na putu radnicima u stakleniku. U stakleniku je moguće pohraniti puno veću količinu vode kako bi se omogućilo veće skladištenje toplinske energije. Pravilno postavljanje okomitih cijevi smanjuje probleme s zasjenjenjem zimi i pogodno je za staklenike s više raspona i orijentacije sjever-jug u ulaznim tunelima.
Orijentacija ulaznog tunela ima velik utjecaj na apsorpciju sunčeve energije. Orijentacija istok-zapad dopušta puno više sunčeve svjetlosti da uđe u staklenik. Zimi, kada je sunca malo, zrake sunca pod oštrim kutom udaraju u plastičnu oblogu ulaznog tunela orijentiranog prema sjeveru. Kao rezultat toga odbija se dio snopa. Sunčeve zrake koje udaraju u orijentaciju istok-zapad gotovo su pod pravim kutom, što rezultira ulaskom mnogo više svjetlosti u tunel, što dovodi do većih prinosa.
Ovo znanje ustupilo je mjesto razvoju i izgradnji staklenika „Eden“. Staklenik "Eden" orijentiran je istok - zapad, a okomite cijevi nalaze se na sjevernoj strani. Oni čine "zid vode". Prednost ovog mjesta je što nema zasjenjenja usjeva i nema fizičkih ometanja radnika. Relativno velika količina vode može se zadržati u šetnji tunelom (8 m3 vode u tunelu dužine 30 m). "Vodeni zid" apsorbira sunčevu energiju tijekom relativno vrućih dana i oslobađa toplinu tijekom noći, stvarajući optimalne temperature za proizvodnju usjeva.
Razlog korištenja vode u cijevima je visoka specifična toplina vode u usporedbi s drugim materijalima. Dostupna je voda koja neće kontaminirati tlo ako su cijevi oštećene. Termalna slika snimljena noću pokazuje toplinu pohranjenu u zidu vode i utjecaj na biljnu temperaturu. Prinos usjeva bosiljka bio je zimi znatno veći u ulaznim tunelima opremljenim zidom vode.
Zaključno, razvili smo jednostavan, održiv sustav koji ne zagađuje okoliš bez uzgajanja emisija za uzgoj ljetnih usjeva zimi podižući temperaturu koristeći samo sunčevu energiju. Usjeve bosiljka moguće je uzgajati zimi u Izraelu uporabom: PE malčiranja, vodnih cijevi, termo zaslona i dvostrukih slojeva PE pokrivnog materijala. Najbolji rezultati postignuti su pomoću zida od crnih PE cijevi za vodu koji su stajali na sjevernoj strani tunela orijentiranog prema istoku i zapadu.
Orijentacija tunela u smjeru istok-zapad ima značajnu prednost u odnosu na tunele orijentirane sjever-jug. Ovom metodom omogućen je uzgoj bosiljka bez zimskih bolesti bez potrebe za kemijskim prskanjem fungicida. Ovisno o klimatskim uvjetima, postoji mogućnost korištenja samo nekih od gore spomenutih metoda za dobivanje visokih prinosa izvrsne kvalitete.