Alternatívne systémy vykurovania skleníkov na pestovanie zeleniny a čerstvých byliniek v zimnom období.
V dôsledku zvyšovania cien fosílnych palív a obmedzení emisií CO2 a iných znečisťujúcich látok vzniká potreba nájsť alternatívne systémy vykurovania skleníkov na pestovanie zeleniny a čerstvých byliniek v zimnom období. Jednou z možných alternatív je použitie solárnej energie. Nočné vyhrievanie skleníkov solárnou energiou si vyžaduje kombináciu niekoľkých komponentov na základe nasledujúcich princípov: 1. absorpcia energie zo slnka (cez deň), 2. skladovanie energie a zamedzenie strát energie do okolia a 3. využitie energie v noci.
Absorpcia slnečnej energie sa zvyšuje pokrytím pôdy priehľadnou plastovou fóliou. Zamokrená pôda má schopnosť akumulovať veľké množstvo tepelnej energie. Doplnkovým spôsobom absorbovania a uchovávania slnečnej energie je umiestnenie horizontálnych a vertikálnych priehľadných PE (polyetylénových) vodných rúrok do tunelov skleníka (obr. 3 a 4). Použitie čierneho PE na konštrukciu vodných trubíc umožňuje väčšiu absorpciu tepla ako bežne používané priehľadné trubice.
Orientácia skleníka môže tiež zvýšiť absorpciu slnečnej energie. Prechádzkový tunel orientovaný východ-západ pohltí podstatne viac energie ako podobná stavba orientovaná sever-juh. Umiestnenie samonosných vertikálnych vodných rúr na severnej strane ako „vodnej steny“ zvyšuje absorpciu a skladovanie energie, čím zvyšuje nočné teploty skleníka až na 16 C0 v Izraeli v závislosti od miestneho žiarenia a klimatických podmienok.
Straty energie do okolia sa znížia prekrytím skleníka dvojitou vrstvou plastových fólií s IR blokovaním, vzduchovou medzerou medzi plachtami alebo použitím tepelných clon alebo izolačných prikrývok. Od západu slnka, keď už nedochádza k akumulácii tepla, vodné rúrky a pôda uvoľňujú tepelnú energiu do objemu skleníka.
Podobné praktické aplikácie týchto princípov sa využívajú aj inde vo svete. V niektorých častiach Číny je slnečná energia uložená v hrubej stene vyrobenej z hlinených alebo hlinených tehál. V Izraeli sme tieto princípy aplikovali v priechodných tuneloch na pestovanie bazalky. Kombinácia týchto komponentov nám umožnila pestovať bazalku (letnú plodinu) v zime a zároveň zvýšiť produkciu, predchádzať chorobám rastlín a zlepšovať kvalitu a zároveň znižovať náklady a emisie skleníkových plynov.
Použitie horizontálnych vodných rúr nie je nová metóda, pretože bola vyskúšaná pred rokmi. Aj keď majú vodorovné rúry určitý podiel na vyhrievaní skleníka, sú umiestnené na najhoršom mieste skleníka, najchladnejšom a najtienenejšom mieste a sú vystavené mechanickému poškodeniu. Jedinečné riešenie vertikálneho usporiadania vodovodných rúr je dobrým a efektívnym riešením problémov s horizontálnymi vodovodnými rúrami. Stoja samostatne, nie sú podopreté konštrukciou skleníka. Majú pevný rám vyrobený z kovového plechového puzdra alebo sú podopreté použitím puzdra vyrobeného z kovovej drôtenej siete.
Vertikálne rúrky sú vystavené slnku a neprekážajú pracovníkom v skleníku. V skleníku je možné skladovať oveľa väčší objem vody, aby sa umožnilo väčšie ukladanie tepelnej energie. Správne umiestnenie vertikálnych rúrok znižuje problémy s tienením v zime a je vhodné pre skleníky s viacerými poliami a orientáciu sever-juh v pochôdznych tuneloch.
Orientácia pochôdzneho tunela má zásadný vplyv na absorpciu slnečnej energie. Orientácia východ-západ umožňuje, aby do skleníka preniklo oveľa viac slnečného svetla. V zime, keď je slnko nízko, dopadajú slnečné lúče v ostrom uhle na plastovú krytinu severojužne orientovaného prechádzkového tunela. V dôsledku toho sa časť lúča odráža. Slnečné lúče dopadajúce na východo-západnú orientáciu sú takmer v pravom uhle, čo vedie k tomu, že do tunela vstupuje oveľa viac svetla, čo vedie k vyšším výnosom.
Tieto poznatky umožnili vývoj a výstavbu skleníka „Eden“. Skleník „Eden“ je orientovaný východ – západ a vertikálne tubusy sú umiestnené na severnej strane. Tvoria „vodnú stenu“. Toto umiestnenie má výhodu v tom, že nedochádza k zatieneniu porastu a nedochádza k fyzickému rušeniu pracovníkov. Pomerne veľké množstvo vody je možné zadržiavať v pochôdznom tuneli (8 m3 vody v pochôdznom tuneli s dĺžkou 30 m). „Vodná stena“ absorbuje slnečnú energiu počas relatívne horúcich dní a uvoľňuje teplo v noci, čím vytvára optimálne teploty pre produkciu plodín.
Dôvodom použitia vody v rúrach je vysoké špecifické teplo vody v porovnaní s inými materiálmi. Voda je k dispozícii a nekontaminuje pôdu, ak sú rúrky poškodené. Tepelná snímka, ktorá bola urobená v noci, ukazuje teplo uložené v stene vody a vplyv na teplotu rastlín. Úroda úrody bazalky bola v zime výrazne vyššia v pochôdznych tuneloch vybavených vodnou stenou.
Na záver sme vyvinuli jednoduchý, udržateľný, neznečisťujúci systém bez emisií na pestovanie letných plodín v zime zvyšovaním teploty iba pomocou solárnej energie. V Izraeli je možné pestovať plodiny bazalky v zime pomocou: PE mulčovania, vodných rúrok, tepelných zásten a dvojitých vrstiev PE krycího materiálu. Najlepšie výsledky sa dosiahli pri použití steny z čiernych PE vodovodných rúrok stojacej na severnej strane východo-západného tunela.
Orientácia tunela v smere východ – západ má značnú výhodu oproti tunelom orientovaným na sever – juh. Táto metóda umožnila pestovať bazalku bez zimných chorôb bez potreby chemického postreku fungicídmi. V závislosti od klimatických podmienok je možné použiť len niektoré z vyššie uvedených metód na dosiahnutie vysokých výnosov vynikajúcej kvality.