Прошедшая зима была, пожалуй, самой сложной для европейских тепличников. Стоимость газа достигала в иные дни 2000 евро за кубометр. Это заставляло агрохолдинги переносить сроки посева фруктов и овощей либо вовсе прекратить сезон досрочно. Поэтому на рынке стали востребованы решения, которые бы помогли сэкономить на энергоносителе.
Гидропонные фермы подсчитывают убытки
Впервые в Европе прогнозируется рост цен на цветы, фрукты и овощи, выращенные в теплицах, не на 3-5%, а 10-15%. И это не предел, поскольку прогнозировать стоимость газа на ближайший год практически невозможно.
В теплицах Lans, крупнейшего производителя овощей закрытого грунта Нидерландов, свет погас уже в ноябре. Прошедшую зиму теплицы работали только на 50-80% от своей обычной мощности. «Пришлось сократить производство на 10%», – сказал Эрвин ван дер Ланс, операционный директор компании. – «Однако в дальнейшем это число может вырасти до 20%».
Для другой голландской компании «Зальтбоммель» энергетический кризис начался еще в начале октября. Надеждой тепличников стал салат-латук, поскольку на его выращивание не требуется много времени. Однако его производство стало фактически нерентабельным из-за высоких затрат.
Рик Декадт, директор по производству REO Veiling в Бельгии, говорит об «эффекте домино»:
«Когда зима очень холодная и темная, салат растет относительно медленно. Тогда есть небольшой временной зазор между посадками в конце января или немного позже в феврале. Поэтому в начале апреля на рынке фруктов закрытого грунта может возникнуть переизбыток продукции. Но это случится, если многие производители откажутся от своего обычного графика высадки овощных и ягодных культур».
По мнению европейских производителей, развитие ситуации будет зависеть и от длительности контрактов на поставку газа. Пересмотр тарифов на энергоносители грозит неприятностями, прежде всего, производителям овощей с помощью гидропоники.
Гидропонным теплицам сложнее приостановить производство. Это связано с тем, что инвестиционные затраты при такой технологии производства овощей значительно выше.
«У некоторых из гидропонных теплиц теперь есть когенерационные установки. Таким образом, они генерируют энергию для освещения. И в противном случае производители будут вносить всевозможные коррективы в свои графики освещения. Это делается для того, чтобы снизить расходы», – говорит Рик Декадт.
Правительства практически всех стран Европы признают, что тепличное садоводство находится в отчаянном положении. Предприниматели платят «заоблачные» суммы за переход на безуглеродные технологии и переход к изменению климата, но получают субсидию в размере нуля евро за геотермальное тепло, а задержка перехода энергии в секторе нежелательна. Отраслевые ассоциации признают, что 2022 год станет потерянным для данного сегмента сельского хозяйства.
Именно поэтому владельцы вертикальных ферм внимательно следят за новыми технологиями, которые позволяют снизить расходы на теплоносители. Рассмотрим некоторые из них.
«Умные» теплицы могут снизить затраты на электроэнергию
Ученые университета Джорджии, разработали прогностическую систему управления освещением для оптимизации освещения растений. Умная система способна контролировать уровень освещенности, включая фитолампы только при необходимости. Данные показали, что фермеры могут снизить затраты на электроэнергию в своих теплицах на 33% за счет внедрения интеллектуальной системы управления электричеством.
В дождливые или пасмурные дни растениям дают дополнительное освещение, чтобы восполнить недостаток солнечного света. Несмотря на свою эффективность, эти светильники могут быть дорогими, неэффективными и потреблять огромное количество электроэнергии. В отчете Министерства энергетики США за 2017 год подсчитано, что освещение в садах потребляет электроэнергии на сумму 600 миллионов долларов каждый год.
«Когда светодиодные светильники только появились на рынке, они дали возможность продлить сезон тепличникам», – сказал Марк Ван Иерсел, профессор Колледжа сельскохозяйственных и экологических наук. – «В то время проводилось много исследований по оптимизации самих источников света, но почти никто не работал над интеллектуальным управлением системой освещения».
Ученые разработали систему на базе датчиков для измерения текущих погодных условий, а также алгоритмы прогнозирования освещенности. В результате можно спрогнозировать количество солнечного света в ближайшие несколько дней.
Теплицы в основном используются зимой и весной, поэтому ученые протестировали свою систему в течение нескольких вегетационных периодов. В то время как оба эксперимента показали снижение затрат при сохранении роста растений, новая система продемонстрировала большую эффективность, снижение расходов на энергопотреблении на 33% весной, и только на 4% зимой, так как в зимние месяцы дни короче, освещение требуется включать чаще.
По мнению исследователей, фактическая экономия средств может быть еще выше. В их экспериментах предполагалась фиксированная стоимость электроэнергии, но в реальном мире на фермах действуют переменные цены. Команда уже запрограммировала систему для учета этой переменной и планирует опубликовать еще одно исследование.
Фитолампы сэкономят тепло
Ведущий производитель томатов Lans Group из Нидерландов и базирующаяся в Будапеште компания Tungsram совместно разработали Ledfan, новый светильник для теплиц, который, по их словам, обещает произвести революцию в отрасли.
По сравнению с HPS светодиоды на 60% эффективнее. Кроме того, LEDFan обеспечивает значительную экономию затрат на отопление за счет использования тепловых потерь от светодиодов и драйверов.
Концепция светильников LEDFan заключается в том, что вентиляторы, встроенные в лампы, всасывают холодный воздух сверху светильников, воздух нагревается светодиодными модулями и драйверами, используя их тепловые потери. Теплый воздух подается вниз, образуя воздушное одеяло между растением и светильниками. Когда теплый воздух поднимается, часть тепла проходит через это « одеяло», а часть блокируется им, таким образом, повышая эффективность всей системы отопления.
В качестве дополнительного преимущества прогретый воздух может удерживать больше воды, стимулируя испарение растений, тем самым «подстегивая» фотосинтез и снижая риск развития внекорневых заболеваний, таких как плесень.
«Это своего рода революция в отрасли. Технология LEDFan показывает направление, куда мы должны идти. Это единственный в своем роде продукт, первый на рынке, который позволяет нам использовать меньше электроэнергии, меньше тепла, и это не скажется негативно на вегетации растений», – говорит Лео ван дер Ланс, директор Lans Group.
Первые лампы уже сошли с производственных линий Tungsram в Венгрии, а 1500 ламп были установлены на светодиодной площади площадью 1,5 гектара в теплицах Lans Group в Нидерландах. Это первая коммерческая установка LEDFans, и Lans Group проводит различные измерения, чтобы продемонстрировать преимущества этого продукта. RVO внесла значительный вклад в реализацию этой полномасштабной установки, одобрив субсидии MEI (Внедрение на рынок энергетических инноваций) для этой инновации в системе освещении садоводства. По сравнению с новой установкой HPS локальные сети увеличили уровень освещенности на 39%, но при этом все еще продемонстрировали экономию электроэнергии на 17% и, как ожидается, сэкономят 15% на расходах на отопление. Это двукратное воздействие позволяет локальным сетям увеличивать производительность при значительном снижении эксплуатационных расходов.
При наличии светодиодных ламп, доступных в настоящее время на рынке, трудно установить полноценную светодиодную установку. Большинство производителей используют гибридное решение, сочетающее светодиодные лампы со старомодными лампочками. Благодаря LEDFan полноценное светодиодное решение теперь доступно даже для холодного климата. Технология, лежащая в основе LEDFan, обеспечивает оптимальное распределение света с минимально возможными его потерями.
Вода термальных источников – альтернатива электричеству
Пока голландские тепличники экспериментируют с лампами и подачей освещения, их коллеги в Швейцарии планируют развивать геотермальную энергетику.
Овощная ферма Grob в Шлаттингене, регионе Тургау, уже получает энергию от собственной геотермальной электростанции. На днях компания оформила разрешение на использование данного вида энергии. Правда, срок согласований занял почти два года. Заявку овощеводческая компания Grob подала заявку на постоянную эксплуатацию геотермальной системы еще в 2020 году. По требованию общественности разрешение на концессию было получено в январе текущего года.
Раньше теплицы, принадлежащие Grob, отапливались природным газом. Сейчас предприятие геотермальный источник для обогрева своих вертикальных ферм, температура которых составляет около 60 градусов. Горячая вода поступает по двум скважинам с помощью специальных насосов. Затем охлажденная и очищенная вода сбрасывается в Рейн с соблюдением всех требований законодательства.
Однако перед этим предприятие тестировало саму технологию обогрева и проверяло, насколько она безопасна.
В течение двух лет воздействие на термальную воду исследовалось в реальных условиях путем изменения производительности насосов. Летом 2020 года на основании этих данных была подана заявление на получение лицензии в компетентные органы кантона Тургау.
По словам Штефана Гроба, руководителя тепличной компании, благодаря соглашению о концессии у предприятия теперь есть гарантия того, что теплицы в долгосрочной перспективе смогут отапливаться инновационным способом.
Овощная компания Grob в последние годы вложила значительные средства в системы и концепции безопасности. В дополнение к двум глубоким скважинам и разработкам, это также включает в себя многочисленные меры по очистке воды, контролю воды и сбору данных. Кантон Тургау также вносит финансовый вклад в геотермальный проект с 2010 года.
Армин Менци, представитель швейцарской Ассоциации Geothermie Thurgau, считает, что полученное разрешение на внедрение геотермальной энергии в тепличном хозяйстве будет способствовать развитию новой технологии в целом по стране.
Ассоциация планирует запустить в Тургау проект Thurgauer Energie-Use aus der Untergrund 2030 (TenU). Цель состоит в том, чтобы создать базу для долгосрочного использования геотермальной энергии в кантоне и обобщить полученную практику. Ассоциацийе была подана заявка на получение субсидии из бюджета в размере 30 миллионов швейцарских франков.
Елена Горшкова