أنظمة بديلة لتدفئة البيوت البلاستيكية لزراعة الخضروات والأعشاب الطازجة في الشتاء.
نتيجة لارتفاع أسعار الوقود الأحفوري والقيود المفروضة على انبعاثات ثاني أكسيد الكربون والملوثات الأخرى ، هناك حاجة لإيجاد أنظمة بديلة لتدفئة الصوبات الزراعية لزراعة الخضروات والأعشاب الطازجة في الشتاء. أحد البدائل الممكنة هو استخدام أنظمة الطاقة الشمسية. يتطلب تسخين البيوت البلاستيكية أثناء الليل بالطاقة الشمسية مزيجًا من عدة مكونات بناءً على المبادئ التالية: 1. امتصاص الطاقة من الشمس (أثناء النهار) ، 2. تخزين الطاقة وتجنب فقد الطاقة في المناطق المحيطة و 3 باستخدام الطاقة في الليل.
يتم زيادة امتصاص الطاقة الشمسية من خلال تغطية التربة بغطاء بلاستيكي شفاف. تتمتع التربة المبللة بالقدرة على تخزين كمية كبيرة من الطاقة الحرارية. طريقة إضافية لامتصاص وتخزين الطاقة الشمسية عن طريق وضع أنابيب المياه PE (البولي إيثيلين) أفقية ورأسية شفافة في أنفاق الدفيئة (الشكلان 3 و 4). يسمح استخدام PE الأسود لبناء أنابيب المياه بامتصاص حرارة أكبر من الأنابيب الشفافة الشائعة الاستخدام.
يمكن أن يؤدي اتجاه الدفيئة أيضًا إلى زيادة امتصاص الطاقة الشمسية. النفق الموجه من الشرق إلى الغرب سيمتص طاقة أكبر بكثير من أي هيكل مشابه موجه بين الشمال والجنوب. إن وضع أنابيب المياه العمودية ذاتية الدعم على الجانب الشمالي "كجدار من الماء" يزيد من امتصاص الطاقة وتخزينها ، وبالتالي يرفع درجات حرارة الدفيئة الليلية إلى 16 درجة مئوية في إسرائيل ، اعتمادًا على الإشعاع المحلي والظروف المناخية.
يتم تقليل فقد الطاقة في المناطق المحيطة عن طريق تغطية الصوبة بطبقة مزدوجة من الألواح البلاستيكية مع انسداد الأشعة تحت الحمراء ، مع وجود فجوة هواء بين الألواح أو عن طريق استخدام الشاشات الحرارية أو البطانيات العازلة من غروب الشمس عندما لا يكون هناك المزيد من تراكم الحرارة ، تطلق أنابيب المياه والتربة طاقة حرارية إلى حجم الدفيئة.
تُستخدم تطبيقات عملية مماثلة لهذه المبادئ في أماكن أخرى من العالم. يتم تخزين الطاقة الشمسية في أجزاء من الصين في جدار سميك مصنوع من الطين أو الطوب الطيني. في إسرائيل طبقنا هذه المبادئ في أنفاق السير لزراعة الريحان. لقد سمح لنا الجمع بين هذه المكونات بزراعة الريحان (محصول صيفي) في الشتاء ، مع زيادة الإنتاج والوقاية من الأمراض النباتية وتحسين الجودة مع تقليل التكاليف وانبعاثات غازات الدفيئة.
استخدام أنابيب المياه الأفقية ليس طريقة جديدة حيث تم تجربتها منذ سنوات. على الرغم من أن الأنابيب الأفقية لها بعض المساهمة في ارتفاع درجة حرارة الدفيئة ، إلا أنها تقع في أسوأ مكان في الدفيئة ، أبرد الأماكن وأكثرها ظلًا ، وتتعرض لأضرار ميكانيكية. الحل الفريد لترتيب أنابيب المياه عموديًا هو حل جيد وفعال لمشاكل أنابيب المياه الأفقية. يقفون بشكل مستقل لا يدعمهم هيكل الدفيئة. لديهم إطار صلب مصنوع من غلاف من الصفائح المعدنية ، أو يتم دعمه باستخدام غلاف مصنوع من شبكة سلكية معدنية.
الأنابيب العمودية معرضة لأشعة الشمس وليست في طريق العمال في الصوبة. من الممكن تخزين كمية أكبر بكثير من المياه في الدفيئة لتمكين تخزين أكبر للطاقة الحرارية. يقلل وضع الأنابيب الرأسية بشكل صحيح من مشاكل التظليل في الشتاء ومناسب للصوب الزراعية متعددة الامتدادات والتوجهات بين الشمال والجنوب في أنفاق المشي.
اتجاه نفق المشي له تأثير كبير على امتصاص الطاقة الشمسية. يسمح اتجاه الشرق والغرب بدخول المزيد من ضوء الشمس إلى الدفيئة. في الشتاء ، عندما تكون الشمس منخفضة ، تضرب أشعة الشمس الغطاء البلاستيكي لنفق المشي الموجه نحو الشمال والجنوب بزاوية حادة. نتيجة لذلك ينعكس جزء من الشعاع. تكون أشعة الشمس التي تضرب اتجاه الشرق والغرب في الزاوية اليمنى تقريبًا ، مما يؤدي إلى دخول المزيد من الضوء إلى النفق ، مما يؤدي إلى إنتاجية أعلى.
أفسحت هذه المعرفة الطريق لتطوير وبناء الدفيئة "عدن". الدفيئة "Eden" موجهة من الشرق إلى الغرب والأنابيب الرأسية تقع على الجانب الشمالي. إنهم يشكلون "جدار من الماء". يتميز هذا الموقع بأنه لا يوجد تظليل على المحصول ولا يوجد أي اضطراب جسدي للعمال. يمكن الاحتفاظ بكمية كبيرة نسبيًا من المياه أثناء السير في النفق (8 م 3 من المياه في نفق بطول 30 م). يمتص "جدار الماء" الطاقة الشمسية خلال الأيام الحارة نسبيًا ويطلق الحرارة أثناء الليل ، مما يخلق درجات حرارة مثالية لإنتاج المحاصيل.
سبب استخدام الماء في الأنابيب هو الحرارة النوعية العالية للماء مقارنة بالمواد الأخرى. تتوفر المياه ولن تلوث التربة في حالة تلف الأنابيب. تظهر الصورة الحرارية التي تم التقاطها في الليل الحرارة المخزنة في جدار الماء وتأثيرها على درجة حرارة النبات. كان غلة محصول الريحان في الشتاء أعلى بكثير في أنفاق المشي المجهزة بجدار من الماء.
في الختام ، قمنا بتطوير نظام بسيط ومستدام وغير ملوث ولا انبعاثات لزراعة المحاصيل الصيفية في الشتاء عن طريق رفع درجة الحرارة باستخدام الطاقة الشمسية فقط. من الممكن زراعة محاصيل الريحان في الشتاء في إسرائيل باستخدام: تغطية البولي ايثيلين وأنابيب المياه والشاشات الحرارية وطبقات مزدوجة من مادة تغطية البولي إيثيلين تم تحقيق أفضل النتائج باستخدام جدار من أنابيب المياه السوداء PE الموجودة على الجانب الشمالي من النفق الموجه بين الشرق والغرب.
إن توجيه النفق في اتجاه شرق-غرب له ميزة كبيرة على الأنفاق الموجهة بين الشمال والجنوب. مكنت هذه الطريقة من زراعة الريحان الخالي من أمراض الشتاء دون الحاجة إلى رش مبيدات الفطريات الكيميائية. اعتمادًا على الظروف المناخية ، هناك إمكانية لاستخدام بعض الطرق المذكورة أعلاه فقط لإنتاج عوائد عالية ذات جودة ممتازة.