Τεχνολογίες ρύθμισης του κλίματος των θερμοκηπίων - Η περίπτωση του κλειστού θερμοκηπίου

Transcript

1 Adapt2Change: Σύλλογος Γεωπόνων Αχαΐας, Κεφαλληνίας και Ζακύνθου Πατρα Τεχνολογίες ρύθμισης του κλίματος των θερμοκηπίων - Η περίπτωση του κλειστού θερμοκηπίου Κ. Κίττας

2 Project Budget % EC Contribution Project Duration 01/09/ /08/2016 LIFE 09 ENV/GR/ Adapt2change Adapt agricultural production to climate change and limited water supply

3 εὖ μὲν γὰρ φερομένης τῆς γεωργίας ἔρρωνται καὶ αἱ ἄλλαι τέχναι ἅπασαι, Ξενοφώντας, Οικονομικά, 362 BC When tillage begins, other arts follow The farmers, therefore, are the founders of human civilization Daniel Webster, 1840

4 Αγροτικός Τομέας στην Ελλάδα Κύριος Πυλώνας Εθνικής μας Οικονομίας Η χρησιμοποιούμενη γεωργική γη εκτιμάται το 2012 σε 38,2 εκατ. στρέμματα περίπου, περιλαμβάνοντας αγροτικές εκμεταλλεύσεις ο πρωτογενής τομέας απασχολεί κατά το έτος αυτό άτομα, μέγεθος που αντιπροσωπεύει το 11,9% του οικονομικά ενεργού πληθυσμού της χώρας (EU, 5%) Η αξία της αγροτικής παραγωγής αναλογεί στο 5,4% του συνόλου της οικονομίας (EU, 2.5%) Αντιπροσωπεύει το 25% του συνόλου των ελληνικών εξαγωγών (ΕU, 6.8 %)

5 Αγροτικός Τομέας στην Ελλάδα ένας τομέας υπό πίεση Ισχυρός ανταγωνισμός με γειτονικές αναδυόμενες οικονομίες (Βαλκανικές χώρες, Τουρκία) Οικονομική κρίση, αστάθεια των αγορών Υψηλότερες απαιτήσεις καταναλωτών, αυστηροποίηση σχετικών πρωτοκόλλων πιστοποίησης Σημαντική μείωση των τιμών αγροτικών προϊόντων, αδυναμία δανεισμού Υψηλή εξάρτηση από επιδοτήσεις Χαμηλό μορφωτικό επίπεδο, απροθυμία νέων να ασχοληθούν με τον πρωτογενή τομέα

6 Προκλήσεις Αύξηση του πληθυσμού

7 Υποβάθμιση εδαφών Προκλήσεις Έως το 2050, υπολογίζεται πως μισή από τη συνολική διαθέσιμη γεωργική έκταση θα είναι διαθέσιμη για καλλιέργειες

8 Υδατικοί πόροι Προκλήσεις 70% της επιφάνειας της γης καλύπτεται με νερό ~3% από αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί (fresh water) ~70% από αυτό που μπορεί να χρησιμοποιηθεί καταναλώνεται στη γεωργία Μέχρι 2025, 50% του πληθυσμού της γης θα αντιμετωπίσει σημαντικά προβλήματα έλλειψης νερού

9 Εξάντληση ενεργειακών πόρων Προκλήσεις Η κατανάλωση ενέργειας αναμένεται, παγκοσμίως, να αυξηθεί κατά 45% από το Έως το 2030 οι εισαγωγές ενέργειας στην Ευρωπαϊκή Ένωση αναμένεται να καλύπτουν το 70% των συνολικών ενεργειακών μας αναγκών

10 Η κλιματική αλλαγή έχει αναγνωριστεί πλέον ως μία από τις πιο σοβαρές περιβαλλοντικές, κοινωνικές και οικονομικές προκλήσεις που αντιμετωπίζει ο κόσμος μας και έχει ήδη επηρεάσει σημαντικά πολλά φυσικά και βιολογικά συστήματα (νερό, βιό-τοποι, υγεία), τα οποία γίνονται όλο και πιο ευπαθή. Γεωργία & Κλιματική αλλαγή Η γεωργία ανήκει σε εκείνους τους τομείς που επηρεάζονται περισσότερο εξαιτίας της εξάρτησής της από τις καιρικές συνθήκες με αποτέλεσμα να μην είναι πλέον εφικτή η παραγωγή προϊόντων ποιότητας στην ύπαιθρο.

11 Η αειφορική γεωργία έρχεται ως απάντηση στα αδιέξοδα της συμβατικής ή σύγχρονης ή χημικής γεωργίας την οποία ασκούμε σήμερα. Είναι μια προσπάθεια να διασφαλίσουμε την ικανότητα των γεωργικών πόρων να συνεχίσουν να παράγουν τρόφιμα και άλλες ύλες απαραίτητες για την επιβίωση των ανθρώπων, όχι μόνο για μερικές ακόμα δεκαετίες αλλά εσαεί. Προσπαθεί να εξισορροπήσει την προστασία του περιβάλλοντος, την κοινωνική ισότητα και την οικονομική βιωσιμότητα των γεωργικών εκμεταλλεύσεων.

12 Τί αναμένεται για τις καλλιέργειες υπό κάλυψη στο άμεσο μέλλον; Κλιματική αλλαγή Μείωση διαθέσιμου νερού Απαιτήσεις καταναλωτών για ασφαλή ποιοτικά προϊόντα

13 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Καλλιέργειες υπό κάλυψη: Θερμοκήπια -Διχτυοκήπια Η καλλιέργεια υπό κάλυψη δίνει τη δυνατότητα για παραγωγή προϊόντων ποιότητας καθ όλη τη διάρκεια του έτους με αποδοτική χρήση των εισροών σε νερό, λιπάσματα, φυτοφάρμακα και εργασία.

14 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Τα θερμοκήπια, ιδιαίτερα αυτά με κάλυψη από πλαστικό, έχουν εξαπλωθεί σε όλο τον κόσμο, κυρίως σε περιοχές με ήπιο χειμώνα και θερμές περιοχές. Τρεις βασικοί παράγοντες καθορίζουν τη θέση και την επιλογή του τόπου του θερμοκηπίου: 1. Το κόστος παραγωγής 2. Η ποιότητα των προϊόντων 3. Το κόστος μεταφοράς των προϊόντων στις αγορές.

15 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Δύο ερωτήματα προκύπτουν όταν πρόκειται να εγκατασταθεί μία νέα μονάδα: 1. Πού πρόκειται να πουληθεί η παραγωγή; 2.Τι πρόκειται να παραχθεί; τρόφιμα καλλωπιστικά Εξαγωγή ή τοπική αγορά

16 700,000 ha Total Area in Major Greenhouse Production Countries

17 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Θερμοκήπια Παγκόσμια Μεσογειακές χώρες Βόρεια και Νότια Αμερική 7.1% Βόρεια Ευρώπη 7.1% Μεσογειακές Χώρες 36.5% Ασία και Ωκεανία 49.4% Γαλλία 8.8% Τουρκία 10.4% Μαρόκο 6.3% πρ. Γιουγκοσλαβία 4.9% Ελλάδα Ελλάδα 3.8% Πορτογαλία 2.5% Λοιπές 3.2% Αλγερία 3.4% Ισραήλ 2.4% Συρία 1.9% Τυνησία 1.4% Ιταλία 23.5% Ισπανία 27.4% Παγκόσμια: στρέμματα Μεσογειακές χώρες: στρ.

18 Θερμοκήπια Adapt2Change Κ. Κίττας, Ν. Κατσούλας, Θ. Μπαρτζάνας, Λάρισα, Ισπανία Ιταλία Αλμερία-Ισπανία

19 Αλμέρια Ισπανία

20

21

22 Μελβούρνη - Αυστραλία

23 Pictures from Antalya Province in Kumluca township which has the most intensive greenhouse area in Antalya.

24

25 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Θερμοκήπια Ελλάδα Ήπειρος 5% Αττική & Νήσοι 9% Δυτ. & Κεντ. Μακεδονία 17% Θεσσαλία 4% Κρήτη 39% Ανατ. Μακεδονία & Θράκη 3% Πελοπ/σος & δυτ. Στερεά 23% Έκταση θερμοκηπίων: στρ. Λαχανοκομικά: στρ. Ανθοκομικά: στρ.

26 Ιεράπετρα Κρήτη

27

28 Εισαγωγές-Εξαγωγές τομάτας (αξία)

29 Τομέας Λαχανοκομικών

30 Τομέας δρεπτών ανθέων και γλαστρικών

31 Πορεία των θερμοκηπίων στις παραμεσόγειες χώρες Υψηλοί ρυθμοί ανάπτυξης, ειδικά στην Τουρκία και τις Βορειοαφρικανικές χώρες, (πλην Αιγύπτου που επιμένει περισσότερο στις υπαίθριες καλλιέργειες). Υψηλοί ρυθμοί ανάπτυξης σε όλες τις βαλκανικές χώρες, κυρίως για εγχώρια κατανάλωση (Σκόπια = εισαγωγές στην Ελλάδα). Ήπιοι ρυθμοί ανάπτυξης στις ευρωπαϊκές χώρες (Ισπανία, Γαλλία, Ιταλία), υψηλότεροι όμως της Ελλάδας.

32 Απαιτήσεις των παραγωγών Ο σύγχρονος καλλιεργητής θερμοκηπίων θέλει να οργανώσει την επιχείρηση του στα πρότυπα ενός σύγχρονου εργοστασίου παραγωγής. Επομένως όλες οι ενέργειες του κατατείνουν στο να μπορεί να ελέγχει ανά πάσα στιγμή όλες τις συνιστώσες παραγωγής

33 Πορεία των θερμοκηπίων στην Ελλάδα Χαμηλοί ρυθμοί ανάπτυξης πλην εξαιρέσεων. Βαθμιαίος μετασχηματισμός σε επιχειρηματική γεωργία. Ενασχόληση νέων αγροτών. Αύξηση μέσου θερμοκηπιακού κλήρου. Ενδιαφέρον για εφαρμογές και κατασκευές που εξασφαλίζουν πλήρως ελεγχόμενες συνθήκες, (υδροπονία, έλεγχος κλίματος κ.α.).

34 Δυναμικό παραγωγής Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Το δυναμικό παραγωγής καλλιέργειας τομάτας στη χώρα μας είναι κατά τους καλοκαιρινούς μήνες 50% υψηλότερο από ότι στην Ολλανδία. Παρόλα αυτά δεν είναι δυνατό να επιτύχουμε ικανοποιητικά επίπεδα παραγωγής και ποιότητας στα θερμοκήπια των Μεσογειακών χωρών κατά την διάρκεια του καλοκαιριού, όταν στη Βόρεια Ευρώπη κατά την ίδια περίοδο, επιτυγχάνονται υψηλές αποδόσεις και καλή ποιότητα.

35 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Δυναμικό παραγωγής Οι λόγοι της υψηλής παραγωγής στα θερμοκήπια της Βόρειας Ευρώπης είναι δύο: Οι εξωτερικές κλιματικές συνθήκες δεν δημιουργούν ιδιαίτερα προβλήματα στο μικροκλίμα του θερμοκηπίου γιατί τα θερμοκήπια είναι κατάλληλα εξοπλισμένα. Οι παραγωγοί έχουν αποκτήσει επιδεξιότητα στην διαχείριση του κλίματος, σύγχρονων θερμοκηπίων με τη βοήθεια υπολογιστών.

36 Παραγωγή προϊόντων ποιότητας Αυξανόμενη ζήτηση για παραγωγή «καθαρών» προϊόντων και έλλειψη φυσικών πόρων (νερό, ενέργεια) Παραγωγή ποιοτικών προϊόντων με όσο το δυνατό λιγότερες εισροές ενέργειας και χημικών.

37 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Εισροές ενέργειας Ελλάδα Τουρκία Υπόστρωμα, φυτικό υλ. & άλλα 3% 18.2% Καύσιμα 52% 32.2% Φυτοφάρμακα 3.1% 7.8% Λιπάσματα 15% 22.7% Νερό 1% 0.4% Ηλεκτρική Ενέργεια 5.2% 7.4% Εργατικά 25% 15.9%

38 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Αειφορικές τεχνολογίες παραγωγής Η σωστή επιλογή της περιοχής Ο σωστός σχεδιασμός των συστημάτων κλιματισμού των θερμοκηπίων και η ορθολογική διαχείριση του κλίματος. Η εξοικονόμηση ενέργειας και η χρήση ανανεώσιμων πηγών ενέργειας. Η χρήση διχτύων εντομοστεγανότητας και φωτοεκλεκτικών υλικών κάλυψης θερμοκηπίων που περιορίζουν τις εισροές χημικών για φυτοπροστασία και συμβάλλουν στην προστασία του περιβάλλοντος. Η υδροπονική καλλιέργεια φυτών, αφού με την εφαρμογή της είναι δυνατή η ολοκληρωμένη διαχείριση του συστήματος παραγωγής θερμοκήπιο- κλίμα- καλλιέργεια για βελτίωση της ποιότητας των παραγομένων προϊόντων

39 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Επιλογή Θέσης

40 Κλιματική καταλληλότητα περιοχής υνεχής αερισμός αι δροσισμός Αερισμός κατά διαστήματα Κλειστό θερμοκήπιο Ηλιακή ακτινοβολία (MJ m -2 day -1 ) Λάρισα Βόλος Aug Αλμερία Άμστερτναμ Aug Feb Jan Dec Θερμοκρασία αέρα ( o C) Θέρμανση ημέρανύχτα Θέρμανση νύχτα Χωρίς θέρμανση

41 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Σχεδιασμός συστημάτων κλιματισμού

42 Θέρμανση θερμοκηπίων Θέρμανση

43

44

45

46

47

48

49

50

51 Μέσα ψύξης του θερμοκηπίου Αερισμός Ψύξη με τεχνητή ομίχλη Ψύξη με βρεγμένη παρειά Σκίαση

52 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ψύξη θερμοκηπίων Φυσικός αερισμός Ο αερισμός με χειροκίνητα συστήματα, ενώ πολλά θερμοκήπια δεν έχουν παράθυρα οροφής.

53 Ανοίγματα εξαερισμού Πλαϊνά

54 Συνεχή παράθυρα οροφής L h

55 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ψύξη θερμοκηπίων Δυναμικός αερισμός

56 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Δυναμικός αερισμός

57 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ψύξη θερμοκηπίων Δροσισμός Υγρή παρειά Ψύξη του εισερχόμενου αέρα στο θερμοκήπιο με εξάτμιση νερού από την υγρή παρειά

58 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Χρήση συστημάτων δροσισμού

59 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Σύστημα υγρής παρειάς

60 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα,

61 50% 40% 25% 23ºC 27ºC 30ºC

62 Σύστημα υγρής παρειάς (a) (b) Κατανομή θερμοκρασίας αέρα κατά μήκος θερμοκηπίου Sapounas et al. 2008

63 Συστήματα χαμηλής πίεσης (Πίεση λειτουργίας 5 bar) Σταγονίδια νερού μεγέθους >200μm. Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ψύξη θερμοκηπίων Δροσισμός -Τεχνητή ομίχλη Συστήματα υψηλής πίεσης (Πίεση λειτουργίας 60 bar) Σταγονίδια νερού της τάξης των μm. (Μια τρίχα έχει πάχος από 40 έως 200 μm)

64 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ψύξη θερμοκηπίων Δροσισμός -Τεχνητή ομίχλη

65

66 Ψύξη με Σκίαση Σκίαση με άσπρισμα Σκίαση με κουρτίνες εσωτερικές ή εξωτερικές κινούμενες ή σταθερές Εισερχόμενη ακτινοβολία Λανθάνουσα (Υγρασία) Δίχτυ Σκίασης Αισθητή (Θερμοκρασία)

67 Ασβεστωμένο θερμοκήπιο όχι ομοιόμορφη κατανομή του υλικού

68

69

70

71 Σκίαση με δίχτυα

72 Σκίαση Επίδραση σε καλλιέργεια τομάτας Αύξηση φυλλικής επιφάνειας και ύψους φυτών Αύξηση της συνολικής παραγωγής και του αριθμού των καρπών ανά φυτό Βελτίωση των φυσικών-ποιοτικών χαρακτηριστικών των καρπών Μείωση των εγκαυμάτων στους καρπούς και τα φυτά από τον ήλιο

73 Συγκριτικά Προτεινόμενο δίχτυ για σκίαση στα θερμοκήπια είναι το δίχτυ με σκίαση σε ποσοστό 40%. Όταν χρησιμοποιήθηκε έδωσε τα καλύτερα αποτελέσματα στην παραγωγή και ποιότητα των καρπών

74 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Εξοικονόμηση ενέργειας

75 Η τεχνολογία των 3-στρώσεων επιτρέπει την παραγωγή συνδυασμών με επιθυμητές ιδιότητες: LDPE + UV1 EVA1 + UV2 + IR + AD1 + AF1 EVA2 + UV3 + DIF + AD2 + AF2 Δομή φύλλου που περιέχει: 1. Τρία διαφορετικά πολυμερή 2. Τρεις διαφορετικούς συνδυασμούς σταθεροποίησης 3. Παράγοντες IR (θερμομόνωση) 4. Παράγοντες για διάχυση φωτός, 5. Παράγοντες για μη δημιουργία σταγόνων (2) και αποφυγή ομίχλης (2).

76 Σχηματική παράσταση θερμομονωτικής ιδιότητας Απώλειες θερμότητας σε μη θερμικό φύλλο Εξοικονόμηση θερμότητας σε θερμικό φύλλο

77 Σύστημα ελέγχου πάχους Σύστημα ελέγχου πλάτους

78 Σκίαση εξοικονόμηση ενέργειας

79 Κατανομή Θερμοκρασίας Σύγκριση Με θερμοκουρτίνα Χωρίς θερμοκουρτίνα Ύψος (m) Kittas et al., Θερμοκρασία (ºC)

80 Θερμοκρασία Φύλλου Χωρίς Θερμοκουρτίνα Με θερμοκουρτίνα Kittas et al., 2003

81 Παθητικά συστήματα Παθητικό ηλιακό σύστημα θέρμανσης με αποθήκευση θερμότητας σε νερό εντός των θερμοκηπίων: Αποτελείται από πλαστικές σακούλες με νερό, που τοποθετούνται στο έδαφος ανάμεσα στα φυτά του θερμοκηπίου.

82 Παθητικό ηλιακο σύστημα

83 Παθητικό σύστημα θέρμανσης με αποθήκευση θερμότητας σε νερό Ημέρα Ηλιακή ακτινοβολία Νύχτα Θερμική ακτινοβ. Συναγωγή

84 Παθητικά συστήματα Παθητικό ηλιακό σύστημα θέρμανσης με αποθήκευση θερμότητας σε νερό εντός των θερμοκηπίων Οι σακούλες με το νερό πρέπει να καλύπτουν το 35-40% του εδάφους του θερμοκηπίου και να περιέχουν m 3 νερού για κάθε στρέμμα θερμοκηπίου.

85 Παθητικό ηλιακο σύστημα

86

87 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Ορθολογική διαχείριση ενέργειας χρήση ΑΠΕ

88 Adapt2Change Κ. Κίττας, Ν. Κατσούλας, Θ. Μπαρτζάνας, Χανιά Ορθολογική διαχείριση ενέργειας χρήση ΑΠΕ Κλαδοδέματα Ξύλο Άχυρο Στελέχη βαμβακιού Κότσαλα καλαμποκιού Στελέχη καλαμποκιού Πυρηνόξυλο Περικάρπιο αμυγδάλων Πυρήνες ροδακίνων

89 Υποκατάσταση θέρμανσης θερμοκηπίων με βιομάζα: Μελέτη για την περιοχή της Μαγνησίας Σε έρευνα του Εργαστηρίου Γεωργικών Κατασκευών και Ελέγχου Περιβάλλοντος του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας (ΑLTENER II/ ) διαπιστώθηκε ότι η καθαρή ενέργεια που θα μπορούσε να παραχθεί, θεωρητικά, από την καύση των γεωργικών υπολειμμάτων, στην περιοχή της Μαγνησίας, ανέρχεται σε GJ ανά έτος, όταν για τη θέρμανση των θερμοκηπίων απαιτείται ενέργεια GJ ανά έτος. Το 12% των κλαδοδεμάτων καλύπτει τις ενεργειακές ανάγκες των θερμοκηπίων της Μαγνησίας

90 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Φυτοφάρμακα

91 Δίχτυ εντομοστεγανότητας Άμεση παρεμπόδιση επιζήμιων εντόμων Μείωση του αερισμού του θερμοκηπίου

92 Δίχτυα εντομοστεγανότητας

93 Έντομα Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Άτομα θρίπα ανά παγίδ Έξω Μάρτυρας Δίχτυ Αριθμός εβδομάδας έτους Κανονικοποιημένη ταχύτητα του αέρα Αερισμός Χωρίς δίχτυ Με δίχτυ Πλάτος θερμοκηπίου, m

94 Mεγιστοποίηση της επιφάνειας αερισμού

95 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Νερό-Λιπάσματα

96 Εισροές σε νερό και λιπάσματα Στις μεσογειακές χώρες, οι ετήσιες εκροές στα θερμοκήπια είναι περίπου 325 kg αζώτου, 220 kg φωσφόρου, 550 kg καλίου και λίτρα νερού ανά εκτάριο. Αυτό σημαίνει, για την περιοχή της Μεσογείου, μια συνολική ετήσια απώλεια τόνων αζώτου και τόνων νερού. Για να εξασφαλισθεί η βέλτιστη παραγωγή ποιοτικών προϊόντων, ένας υψηλός δείκτης αποτελεσματικότητας χρήσης νερού και μείωση της ρύπανσης του περιβάλλοντος θα πρέπει να αποφευχθούν οι μεγάλες αυτές απώλειες νερού.

97 Λύσεις Μεγάλες εισροές σε ενέργεια, νερό και Ορθολογική διαχείριση Υδροπονία λιπάσματα Έλεγχος με τη βοήθεια αυτοματοποιημένων συστημάτων με γνώμονα την εξοικονόμηση ενέργειας και την μεγιστοποίηση της παραγωγής Materials and Methods WPn : 1, Task n : 4 Delta Τ, ThetaProbe Decagon Devices, EC5 Decagon Devices, 10HS και Grodan WCM-Control

98 Αειφορική διαχείριση νερού Υδροπονία Στόχος: Μείωση των απωλειών με ταυτόχρονη διατήρηση/ αύξηση της παραγωγής

99 65% Ροή νερού και λιπασμάτων σε ένα θερμοκήπιο

100 Στόχος: Μείωση των απωλειών με ταυτόχρονη διατήρηση/ αύξηση της παραγωγής

101 Αποτελεσματικότητα χρήσης νερού Αύξηση της αποτελεσματικότητας χρήσης νερού επιτυγχάνεται: Με τη χρήση νέων τεχνολογιών Με κατάλληλη διαχείριση του μικροκλίματος του θερμοκηπίου και των συστημάτων άρδευσης

102 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Εξοικονόμηση νερού Ανοιχτός Κλειστό αγρός υδροπονικό Ανοικτό υδροπονικό σύστημα σύστημα Θερμοκήπιο οικονομία 50% 70% οικονομία 85%

103 Αποτελεσματικότητα χρήσης Συνθήκες ανάπτυξης νερού Χώρα WUE (kg/m 3 ) Ανοιχτός αγρός Ισραήλ (έδαφος) 17 Μη θερμαινόμενο θερμοκήπιο Πλήρως ελεγχόμενο θερμ. Υδροπονία Γαλλία (έδαφος) 14 Ισπανία (έδαφος) 25 Γαλλία (έδαφος) 24 Ισραήλ (έδαφος) 33 Γαλλία (ανοιχτό) 39 Ολλανδία (ανοιχτό) 45 Ολλανδία (κλειστό) 66

104 Νέες Τάσεις Σύγχρονες τάσεις στα υλικά κάλυψης Θερμοκήπιο μεγάλου ύψους Κλειστό θερμοκήπιο Αυτοματισμοί συγκομιδής και μετακίνησης καλλιέργειας Μετρήσεις κατανομής μικροκλίματος Αισθητήρες ελέγχου κατάστασης φυτών

105

106 Σύγχρονες τάσεις στα υλικά κάλυψης των θερμοκηπίων

107 Η τεχνολογία των 3-στρώσεων επιτρέπει την παραγωγή συνδυασμών με επιθυμητές ιδιότητες: LDPE + UV1 EVA1 + UV2 + IR + AD1 + AF1 EVA2 + UV3 + DIF + AD2 + AF2 Δομή φύλλου που περιέχει: 1. Τρία διαφορετικά πολυμερή 2. Τρεις διαφορετικούς συνδυασμούς σταθεροποίησης 3. Παράγοντες IR (θερμομόνωση) 4. Παράγοντες για διάχυση φωτός, 5. Παράγοντες για μη δημιουργία σταγόνων (2) και αποφυγή ομίχλης (2).

108 Τυπικό «μπαλόνι» παραγωγής φύλλων πολυαιθυλενίου

109 Διάρκεια ζωής του πλαστικού Για τους παραγωγούς το πρώτιστο μέλημα είναι ο χρόνος ωφέλιμης ζωής του, τόσο λόγω αξίας πλαστικού, όσο και λόγω εργατικών αντικατάστασης. Προς την κατεύθυνση αυτή η Χημεία και η σύγχρονη τεχνολογία έχουν καταφέρει να παράγονται φύλλα με χρόνο ζωής 3,4,5 και ακόμη περισσότερων ετών.

110 Παράγοντες που επηρεάζουν τη διάρκεια ζωής του πλαστικού 1.- Σταθεροποίηση από UV ακτινοβολία 2.- Πάχος του φύλλου 3.- Διάφοροι εξωτερικοί παράγοντες 4.- Φυτοφάρμακα και θειούχες ενώσεις

111 Οικονομικά Στοιχεία Ανάλυση κόστους 3ετη 2ετη Εγγυημένη διάρκεια (σαιζόν) 3 2 Πραγματική διάρκεια (σαιζόν) Κόστος πλαστικού/στρ Κόστος τοποθέτησης + αναλώσιμα Μέσος κόστος /έτος ΩΦΕΛΕΙΑ : 28%

112 Χρόνος ζωής πλαστικού (2) Το μεγάλο σύγχρονο πρόβλημα της πρόωρης παλαίωσης, λόγω της ύπαρξης χημικών καταλοίπων στο πλαστικό, και ειδικότερα ΘΕΙΟΥ & ΧΛΩΡΙΟΥ, φαίνεται ότι επιλύεται με πολύ ικανοποιητικό τρόπο. Παρ όλα αυτά οι παραγωγοί πρέπει να είναι γνώστες των κινδύνων και να προβαίνουν σε καλλιεργητικές τεχνικές που θα προστατεύουν και το πλαστικό.

113 Οι συνέπειες από τη χρήση θειωτήρων στην καλλιέργεια

114 Διαχέοντα υλικά κάλυψης

115 Διάχυτη Άμεση

116 Άμεση Διάχυτη

117 Άμεση Diffuse Διάχυτη Direct

118 Υλικά σκίασης- δροσισμού

119 Ειδικά Ασημί φύλλα (cooling films) Φύλλα που περιέχουν ειδικό πρόσθετο με βάση το Al, που απομακρύνει την NIR ακτινοβολία. Σαν αποτέλεσμα, παρέχουν δροσισμό το καλοκαίρι (5-7 C) και πρόσθετη θερμομόνωση το χειμώνα, διότι εκτός του EVA και των IR παραγόντων, το ειδικό πρόσθετο προσδίδει επίσης θερμομονωτική ιδιότητα. Παρέχουν γλυκύτερο φωτισμό στο θερμοκήπιο, πιο ομοιόμορφη ανάπτυξη φυτών, καλύτερη παραγωγή, πιο ευχάριστο περιβάλλον εργασίας. Υπάρχουν ενδείξεις ότι πιθανόν να αποφεύγεται το στοκάρισμα το καλοκαίρι. Από πλευράς μηχανικών αντοχών, θεωρούνται ισχυρότερα σε σχέση με τα φύλλα με φυσαλίδες, λόγω ομοιογένειας του πλαστικού.

120 Φάσμα απλού vs cooling film

121 Αντισταγονικά- Αντιομιχλικά

122 Σχηματική παράσταση αντισταγονικής ιδιότητας

123 Δημιουργία ομίχλης κάτω από AD φύλλο vs Απουσία ομίχλης κάτω από AD/AF φύλλο

124 Τα θερμοκήπια AD+AF AD PE 4,1m 2,9m 8m 20m Πρόγραμμα ΠΑΒΕΤ 2005 ΓΓΕΤ -Πλαστικά Κρήτης Πανεπιστήμιο Θεσσαλίας

125 Aνάπτυξη ασθενειών Προκειμένου να ελεγχθεί η ανάπτυξη των μυκήτων, τα θερμοκήπια τα οποία ήταν καλυμμένα με Μ-ΡΕ και με AD-ΡΕ υλικό κάλυψης χρειάστηκαν διπλάσιο αριθμό εφαρμογών με μυκητοκτόνα, απ ότι το θερμοκήπιο που ήταν καλυμμένο με το AD+AF-ΡΕ υλικό

126 Θερμικά Φύλλα Απώλειες θερμότητας σε μη θερμικό φύλλο Εξοικονόμηση θερμότητας σε θερμικό φύλλο

127 Φάσμα FIR απλού φύλλου vs θερμικού

128 Πλαστικά Κρήτης: double inflated PE Διπλό PE 2*3στρωματικό Διπλό PE 6στρωματικό Απλό PE 4,1 m 2,9 m 8m 20m

129 Φωτοεκλεκτικά υλικά κάλυψης Πλαστικά υλικά τα οποία τροποποιούν την ποιότητα του φωτός, δηλαδή το μήκος κύματος των ακτινοβολιών που απαρτίζουν το φυσικό φως Τα φωτοεκλεκτικά υλικά κάλυψης με φυτοπροστατευτικό ενδιαφέρον προκαλούν παρεμπόδιση των ακτινοβολιών στο φάσμα της Υπεριώδους Ακτινοβολίας (UV 280 έως 400 nm) Περιορίζουν τη δραστηριότητα των επιζήμιων εντόμων

130 Adapt2Change Κ. Κίττας, Πάτρα, Φωτοεκλεκτικά υλικά κάλυψης Απορρόφηση Υπεριώδους Ακτινοβολίας (UV)

131 Hypericum calycinum όπως φαίνεται από το ανθρώπινο μάτι (αριστερά) και όπως το βλέπουν τα έντομα στο φάσμα UV Thomas Eisner Cornell University

132 UV SPECTRUM nm UV-OPEN Trasmission (%) NORMAL UV-BLOCK Wavelength (nm)

133 Οικονομικά Στοιχεία Ιδιότητες Επιβάρυνση Υπολογιζ. ωφέλεια Θερμομόνωση 5%Χ3έτη=15% 20-30% κατ έτος (*) Ανθεκτ. στα χημικά 2%X3έτη=6% 30-40% κατ έτος Ιδιότητες AD+AF 2%X3έτη=6% 20-25% κατ έτος UV-Block 1%X3έτη=3% % κατ έτος (*) Ωφέλεια (από εξοικονόμηση καυσίμων) και έως 100% (σε περιπτώσεις παγετού)

134 Φωτοεκλεκτικά φύλλα Με κατάλληλη τροποποίηση του ηλιακού φάσματος παρεμβαίνουμε στους μηχανισμούς της «φυτομορφογένεσης», επιτυγχάνοντας διαφοροποίηση των φυσιολογικών λειτουργιών των φυτών. Τα φύλλα αυτά έχουν χρώμα μπλε ή κόκκινο ανάλογα με το αποτέλεσμα που επιθυμούμε να πετύχουμε :

135 Υλικά και Μέθοδοι Σε θερμαινόμενο ριζωτήριο εμπορικής θερμοκηπιακής μονάδας εξοπλισμένο με σύστημα υδρονέφωσης, αναπτύχθηκαν μοσχεύματα γαρδένιας (Gardenia jasminoides) κάτω από: Απλό φύλλο πολυαιθυλενίου Φύλλο πολυαιθυλενίου με αυξημένο συντελεστή σκίασης Έγχρωμο φωτοεκλεκτικό φύλλο πολυαιθυλενίου

136 Μοσχεύματα που αναπτύχθηκαν κάτω από φωτοεκλεκτικό υλικό Μοσχεύματα που αναπτύχθηκαν κάτω από φύλλο πολυαιθυλενίου με αυξημένο συντελεστή σκίασης Μοσχεύματα που αναπτύχθηκαν κάτω από απλό φύλλο πολυαιθυλενίου

137

138

139

140

141

142 Χρήση Υψηλής Τεχνολογίας Έλεγχος της επάρκειας του νερού στο φυτό 85 % H 2 O 78 % H 2 O

143 GreenSense: Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων Θερμοκρασία φύλλων Θερμοκρασία και σχετική υγρασία αέρα

144 GreenSense: Ασύρματα δίκτυα αισθητήρων

145 OpIRIS: Online professional irrigation scheduling expert system Προσομοιώμ ατα για υπολογισμό αναγκών σε νερό Μετρήσεις Πρόγραμμα άρδευσης

146 Το «κλειστό» θερμοκήπιο

147 Project Budget % EC Contribution Project Duration 01/09/ /08/2016 LIFE 09 ENV/GR/ Adapt2change Adapt agricultural production to climate change and limited water supply

148 Το Adapt2Change είναι ένα πρόγραμμα του LIFE+ (LIFE09 ENV/GR/000296) που στοχεύει στην παρουσίαση της προσαρμογής της αγροτικής παραγωγής στην κλιματική αλλαγή και τον περιορισμό των διαθέσιμων υδατικών πόρων. Το πρόγραμμα adapt2change ξεκίνησε επίσημα την 1η Σεπτεμβρίου 2010 και είναι προγραμματισμένο να διαρκέσει 72 μήνες. Κυριότεροι στόχοι του έργου είναι: Η μείωση της κατανάλωσης νερού και λιπασμάτων σε θερμοκηπιακές καλλιέργειες Η μείωση της κατανάλωσης ενέργειας Η παραγωγή οπωροκηπευτικών προϊόντων ποιότητας

149 Λειτουργία Κλειστού Θερμοκηπίου Αβαθής Γεωθερμία

150 Summer Operation

151

152 Αντλία Θερμότητας σε λειτουργία Ψύξης (Cooling Mode)

153

154

155 Η μία Αντλία Θερμότητας σε λειτουργία Θέρμανσης (Heating Mode) Ψύξη Θέρμανση

156 Λειτουργία θέρμανσης

157

158 Αεραγωγοί

159

160 Εναλλακτικά

161

162

163

164

165

166

167 Συμπερασματικά Ζητάμε: Καθαρά και ποιοτικά προϊόντα Προστασία του περιβάλλοντος Εξοικονόμηση ενέργειας και νερού Οι τεχνολογίες υπάρχουν, για να εφαρμοσθούν πρέπει να διαδοθούν με εκπαίδευση και να υιοθετηθούν με πολιτική βούληση.

168 Ευχαριστώ για την προσοχή σας

169 Τι προσφέρουν τα ΦΒ συστήματα ; Ηλεκτρισμό (AC/DC) Σύστημα Φωτισμού σε ηλιακή κατοικία, West Bengal, Ινδία Άντληση νερού καθώς επίσης Αξιοπιστία Απλότητα Επεκτασιμότητα (Κοινωνική) Προβολή Απουσία θορύβου Αναφορά Φωτο: Harin Ullal (NREL PIX)

170 Οικονομικά Στοιχεία Ιδιότητες Επιβάρυνση Υπολογιζ. ωφέλεια Θερμομόνωση 5%Χ3έτη=15% 20-30% κατ έτος (*) Ανθεκτ. στα χημικά 2%X3έτη=6% 30-40% κατ έτος Ιδιότητες AD+AF 2%X3έτη=6% 20-25% κατ έτος UV-Block 1%X3έτη=3% % κατ έτος (*) Ωφέλεια (από εξοικονόμηση καυσίμων) και έως 100% (σε περιπτώσεις παγετού)

171 Παράγοντες έργου Φωτοβολταϊκών Απόσταση από δίκτυο Κόστος επιτόπιων επισκέψεων Κόστος Λειτουρ. & Συντήρησης Αξιοπιστία - κόστος Προσδοκίες διοίκησης Κοινωνικές παράμετροι Άϋλες αξιες (Κοινωνική) προβολή Περιβαλλοντικά οφέλη Μειωμένος θόρυβος και οπτική ρύπανση Επεκτασιμότητα και απλότητα Σταθμός βάσης σε βουνοκορφή NorthwesTel, Northern British Columbia, Καναδάς Αναφορά φωτογραφίας: Vadim Belotserkovsky

172 Διαθέσιμη ενέργεια kwh/ m2 year 172

173 Εφαρμογές φωτοβολταϊκών στο θερμοκήπιο Μπορεί να καλύπτουν τμήμα της οροφής και να συνδυάζονται με φακούς συγκέντρωσης της ακτινοβολίας

174 Εφαρμογές φωτοβολταϊκών στο θερμοκήπιο Μπορεί να καλύπτουν τμήμα της οροφής και να συνδυάζονται με φακούς συγκέντρωσης της ακτινοβολίας Μπορεί να είναι σταθερά τοποθετημένα ή κινητά για παρακολούθηση της πορείας του ήλιου

175 Τα φωτοβολταϊκά μπορεί να χρησιμοποιηθούν στο θερμοκήπιο για να παρέχουν ένα μέρος της ενεργειακής ζήτησης σε ηλεκτρική ενέργεια, θερμότητα και φωτισμό Μελετήσαμε την ενσωμάτωση ενός φωτοβολταϊκού συστήματος σε στέγη του θερμοκηπίου για παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και υπολογισμό του επιπέδου των αναγκών που καλύπτουν

176 Μεθοδολογία δοκιμής Έγιναν υπολογισμοί για ένα θερμοκήπιο στη Λάρισα έκτασης 10 στρεμμάτων με επιφάνεια οροφής m 2. Χρησιμοποιήθηκαν PVπάνελ 250 W επιφάνειας 1.7 m 2 το καθένα και τοποθετήθηκαν στην οροφή του θερμοκηπίου. (a)εγκαταστάθηκαν 40 πάνελ με συνολική επιφάνεια 70 m 2 =0.65% της συνολικής επιφάνειας της οροφής και συνολική ισχύ 10 kwp (b)εγκαταστάθηκαν 400 πάνελ με συνολική επιφάνεια 700 m 2 =6.5% της συνολικής επιφάνειας της οροφής και συνολική ισχύ 100 kwp Η περίπτωση (α) δεν θα έχει επίδραση στην παραγωγή, ενώ η περίπτωση (β) θα μειώσει την παραγωγή κατά 5%

177 Αποτελέσματα Η παραγωγή που υπολογίστηκε είναι (a) 13.5 MWh ανά έτος και (b) 135 MWh ανά έτος 10 στρέμματα θερμοκηπίου με τομάτα χρειάζονται περίπου MWh για την θέρμανση και 150 MWh για κάλυψη ηλεκτρισμού. Συνεπώς: Η περίπτωση (a) καλύπτει μόνο το 10% των συνολικών αναγκών σε ηλεκτρισμό Η περίπτωση (b) καλύπτει πλήρως τις ανάγκες σε ηλεκτρισμό

178 Διχτυοκήπια G36 Σκίαση = 36% W3 4 Εντομοστεγανότητα και Σκίαση = 34% W1 3 Εντομοστεγανότητα και Σκίαση = 20%

179 Θερμοκήπιο υψηλής τεχνολογίας πλήρως εξοπλισμένο Παράδειγμα εφαρμογής: Θερμοκήπιο γοτθικού τύπου με ύψους πάνω από 4.5m, υλικό κάλυψης απλό πολυαιθυλένιο με θερμοκουρτίνα και υδροπονία. Θέρμανση με βιομάζα και με σύστημα σωλήνων ζεστού νερού και συμπληρωματικά με αερόθερμο Κόστος: ανά στρέμμα Επιδότηση (σχ. Βελτίωσης: 40% = Για 5 στρέμματα κόστος ευρώ Ιδία συμμετοχή 20% = Κόστος θέρμανσης: ΔΤ = 20 o C, kcal/h, 1500 hours Κόστος βιομάζας = 60 Ευρώ / τόννο, για μάζουτ = 600 Ευρώ / τόννο Έσοδα παραγωγής Τομάτα, 50kg/m 2 ήτοι 50 τόννοι το στρέμμα ή 250 τόννοι τα 5 στρέμμα Τιμή πώλησης = 1Ευρώ το κιλό ήτοι Ευρώ έσοδα από τα 5 στρέμματα Δάνειο από τράπεζα 40% = Ένα μέσο ποσοστό καθαρού κέρδους είναι 10-12% επί της συνολική επένδυσης. Συνεπώς για τη συγκεκριμένη μονάδα των 5 στρεμμάτων το καθαρό κέρδος ετησίως θα κυμαίνεται από Ευρώ

180 Θερμοκήπιο χαμηλής τεχνολογίας Παράδειγμα εφαρμογής: Θερμοκήπιο τροποποιημένο τοξωτό ύψους όχι πάνω από 3m, υλικό κάλυψης απλό πολυαιθυλένιο και υδροπονία. Θέρμανση με βιομάζα και με σύστημα σωλήνων ζεστού νερού και συμπληρωματικά με αερόθερμο Κόστος: ανά στρέμμα Επιδότηση (σχ. Βελτίωσης: 40% = Για 5 στρέμματα κόστος ευρώ Ιδία συμμετοχή 20% = Κόστος θέρμανσης: ΔΤ = 20 o C, kcal/h, 1500 hours Κόστος βιομάζας = 60 Ευρώ / τόννο, για μάζουτ = 600 Ευρώ / τόννο Έσοδα παραγωγής Τομάτα, 25 kg/m 2 ήτοι 25 τόννοι το στρέμμα ή 125 τόννοι τα 5 στρέμμα Τιμή πώλησης = 1Ευρώ το κιλό ήτοι Ευρώ έσοδα από τα 5 στρέμματα Δάνειο από τράπεζα 40% = Το ποσοστό καθαρού κέρδους παραμένει το ίδιο 10-12% επί της συνολική επένδυσης. Συνεπώς για τη συγκεκριμένη μονάδα των 5 στρεμμάτων το καθαρό κέρδος ετησίως θα κυμαίνεται από Ευρώ

181 Ιχνηλασιμότητα προϊόντων Σύστημα Cold- Chain Management: RFID Tags με Αισθητήρες Θερμοκρασίας Σύστημα Cold- Chain Management: Ενδοεταιρική Διαχείριση Αποθεμάτων Εφαρμογή σε κάθετη θερμοκηπιακή μονάδα παραγωγής τομάτας

182 Διχτυοκήπια G36 Σκίαση = 36% W3 4 Εντομοστεγανότητα και Σκίαση = 34% W1 3 Εντομοστεγανότητα και Σκίαση = 20%

183 Θερμοκήπιο υψηλής τεχνολογίας πλήρως εξοπλισμένο Παράδειγμα εφαρμογής: Θερμοκήπιο γοτθικού τύπου με ύψους πάνω από 4.5m, υλικό κάλυψης απλό πολυαιθυλένιο με θερμοκουρτίνα και υδροπονία. Θέρμανση με βιομάζα και με σύστημα σωλήνων ζεστού νερού και συμπληρωματικά με αερόθερμο Κόστος: ανά στρέμμα Επιδότηση (σχ. Βελτίωσης: 40% = Για 5 στρέμματα κόστος ευρώ Ιδία συμμετοχή 20% = Κόστος θέρμανσης: ΔΤ = 20 o C, kcal/h, 1500 hours Κόστος βιομάζας = 60 Ευρώ / τόννο, για μάζουτ = 600 Ευρώ / τόννο Έσοδα παραγωγής Τομάτα, 50kg/m 2 ήτοι 50 τόννοι το στρέμμα ή 250 τόννοι τα 5 στρέμμα Τιμή πώλησης = 1Ευρώ το κιλό ήτοι Ευρώ έσοδα από τα 5 στρέμματα Δάνειο από τράπεζα 40% = Ένα μέσο ποσοστό καθαρού κέρδους είναι 10-12% επί της συνολική επένδυσης. Συνεπώς για τη συγκεκριμένη μονάδα των 5 στρεμμάτων το καθαρό κέρδος ετησίως θα κυμαίνεται από Ευρώ

184 Θερμοκήπιο χαμηλής τεχνολογίας Παράδειγμα εφαρμογής: Θερμοκήπιο τροποποιημένο τοξωτό ύψους όχι πάνω από 3m, υλικό κάλυψης απλό πολυαιθυλένιο και υδροπονία. Θέρμανση με βιομάζα και με σύστημα σωλήνων ζεστού νερού και συμπληρωματικά με αερόθερμο Κόστος: ανά στρέμμα Επιδότηση (σχ. Βελτίωσης: 40% = Για 5 στρέμματα κόστος ευρώ Ιδία συμμετοχή 20% = Κόστος θέρμανσης: ΔΤ = 20 o C, kcal/h, 1500 hours Κόστος βιομάζας = 60 Ευρώ / τόννο, για μάζουτ = 600 Ευρώ / τόννο Έσοδα παραγωγής Τομάτα, 25 kg/m 2 ήτοι 25 τόννοι το στρέμμα ή 125 τόννοι τα 5 στρέμμα Τιμή πώλησης = 1Ευρώ το κιλό ήτοι Ευρώ έσοδα από τα 5 στρέμματα Δάνειο από τράπεζα 40% = Το ποσοστό καθαρού κέρδους παραμένει το ίδιο 10-12% επί της συνολική επένδυσης. Συνεπώς για τη συγκεκριμένη μονάδα των 5 στρεμμάτων το καθαρό κέρδος ετησίως θα κυμαίνεται από Ευρώ

185 Ιχνηλασιμότητα προϊόντων Σύστημα Cold- Chain Management: RFID Tags με Αισθητήρες Θερμοκρασίας Σύστημα Cold- Chain Management: Ενδοεταιρική Διαχείριση Αποθεμάτων Εφαρμογή σε κάθετη θερμοκηπιακή μονάδα παραγωγής τομάτας