Alternativni sistemi za grejanje staklenika za uzgoj povrća i svežeg bilja zimi.
Kao rezultat povećanja cijena fosilnih goriva i ograničenja emisija CO2 i drugih zagađivača, postoji potreba za pronalaženjem alternativnih sistema za grijanje staklenika za uzgoj povrća i svježeg bilja zimi. Jedna od mogućih alternativa je upotreba solarna energija. Za zagrevanje staklenika tokom noći solarnom energijom potrebna je kombinacija nekoliko komponenata zasnovanih na sledećim principima: 1. apsorpcija sunčeve energije (tokom dana), 2. skladištenje energije i izbegavanje gubitaka energije u okolini i 3 koristeći energiju noću.
Apsorpcija sunčeve energije povećava se prekrivanjem tla prozirnom plastičnom folijom. Mokro tlo ima sposobnost skladištenja velike količine toplotne energije. Dodatna metoda apsorpcije i skladištenja sunčeve energije je postavljanjem vodoravnih i vertikalnih prozirnih PE (polietilenskih) cijevi za vodu u tunele staklenika (slike 3 i 4). Korištenje crnog PE za izradu cijevi za vodu omogućava veću apsorpciju topline od uobičajenih prozirnih cijevi.
Orijentacija staklenika takođe 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 „vodeni zid“ 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 sa IR blokadom, razmakom zraka između limova ili upotrebom termičkih zaslona ili izolacijskih pokrivača. Od zalaska sunca kada više nema nakupljanja toplote, cijevi za vodu i tlo oslobađaju toplotnu energiju do zapremine staklenika.
Slične praktične primjene ovih principa koriste se i drugdje u svijetu. U dijelovima Kine sunčeva 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 uzgajanje bosiljka (ljetnih usjeva) zimi, istovremeno povećavajući proizvodnju, sprečavajući biljne bolesti i poboljšavajući kvalitetu istovremeno smanjujući troškove 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 kruti okvir izrađen od čahure od metalnog lima ili su oslonjeni na čahuru izrađenu od metalne žičane mreže.
Vertikalne cijevi su izložene suncu i nisu na putu radnicima u stakleniku. U stakleniku je moguće skladištiti mnogo veću količinu vode kako bi se omogućilo veće skladištenje toplotne energije. Pravilno postavljanje vertikalnih cijevi smanjuje probleme sa zasjenjenjem zimi i pogodno je za staklenike s više raspona i orijentacije sjever-jug u ulaznim tunelima.
Orijentacija ulaznog tunela ima glavni utjecaj na apsorpciju sunčeve energije. Orijentacija istok-zapad dopušta mnogo više sunčeve svjetlosti da uđe u staklenik. Zimi, kada je sunca malo, zrake sunca pod oštrim kutom udaraju u plastičnu oblogu uhodnog tunela orijentiranog prema sjeveru. Kao rezultat toga dio zraka se odbija. Sunčeve zrake koje udaraju u orijentaciju istok-zapad gotovo su pod pravim uglom, što rezultira ulaskom mnogo više svjetlosti u tunel, što dovodi do većih prinosa.
Ovo znanje je ustupilo mesto razvoju i izgradnji staklenika „Eden“. Staklenik „Eden“ orijentiran je na istok - zapad, a okomite cijevi nalaze se na sjevernoj strani. Oni čine "vodeni zid". Ova lokacija ima prednost u tome što na zasadu nema zasjenjivanja 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“ apsorbuje sunčevu energiju tokom relativno vrućih dana i oslobađa toplotu tokom noći, stvarajući optimalne temperature za biljnu proizvodnju.
Razlog korištenja vode u cijevima je velika specifična toplina vode u usporedbi s drugim materijalima. Dostupna je voda koja neće kontaminirati tlo ako su cijevi oštećene. Termalna slika koja je snimljena noću prikazuje toplotu uskladištenu u zidu vode i uticaj na temperaturu biljke. Prinos usjeva bosiljka bio je zimi značajno veći u ulaznim tunelima opremljenim zidom vode.
Zaključno, razvili smo jednostavan, održiv sistem koji ne zagađuje okoliš, bez emisija za uzgoj ljetnih usjeva zimi podižući temperaturu koristeći samo sunčevu energiju. U Izraelu je moguće uzgajati usjeve bosiljka zimi pomoću: PE malčiranja, vodnih cijevi, termo zaslona i dvostrukih slojeva PE pokrivnog materijala. Najbolji rezultati postignuti su upotrebom zida od crnih PE cijevi za vodu koji su stajali na sjevernoj strani tunela orijentiranog prema istoku i zapadu.
Usmjeravanje tunela u smjeru istok-zapad ima značajnu prednost u odnosu na tunele orijentirane sjever-jug. Ova metoda omogućila je uzgoj bosiljka bez zimskih bolesti bez potrebe za hemijskim prskanjem fungicida. Ovisno o klimatskim uvjetima postoji mogućnost korištenja samo nekih od gore spomenutih metoda za postizanje visokih prinosa izvrsnog kvaliteta.