Διαχείριση ενέργειας και εσωτερικού περιβάλλοντος στο θερμοκήπιο

Η διαχείριση της παραγωγής στο θερμοκήπιο απαιτεί οι αποφάσεις να λαμβάνονται σε διάφορους χρόνους. Από την επιλογή της καλλιέργειας και το χρόνο φύτευσης στην αρχή κάθε καλλιεργητικής περιόδου, μέχρι τη συνεχή ρύθμιση της θερμοκρασίας με τη θέρμανση και τον εξαερισμό. Άλλες αποφάσεις λαμβάνονται και υλοποιούνται χωρίς καμιά μηχανική υποστήριξη και άλλες μπορεί να λαμβάνονται και να υλοποιούνται αυτόματα με μηχανικά μέσα.

Οι τελευταίες αποφάσεις αφορούν κυρίως τη ρύθμιση των παραγόντων του περιβάλλοντος, όπου απαιτούνται πολύ συχνές και γρήγορες ενέργειες, ώστε να προσαρμόσουν το σύστημα στις διαρκώς μεταβαλλόμενες συνθήκες του εξωτερικού περιβάλλοντος. Αρχικά, απλοί θερμοστάτες και υγροστάτες έδιναν εντολές στις συσκευές και ρύθμιζαν τις συνθήκες περιβάλλοντος, με μεγάλες αποκλίσεις από τις επιθυμητές τιμές, ακόμα μέχρι και 30%. Στη συνέχεια αναπτύχθηκαν πιο σύνθετα συστήματα που μπορούν να χρησιμοποιούν διαφορικό σημείο ρύθμισης (set point) αλλά και αυτά δρουν μηχανιστικά. Τελευταία αναπτύσσονται πολυσύνθετα κέντρα ελέγχου, τα οποία αντισταθμίζουν τα μειονεκτήματα όλων των προηγουμένων.

Επειδή οι επιθυμητές τιμές των παραγόντων του περιβάλλοντος στο χώρο του θερμοκηπίου επηρεάζονται σε πολύ μεγάλο βαθμό από τη φυσική κατάσταση που επικρατεί εκτός θερμοκηπίου (π.χ. φως), οι τιμές των παραγόντων του περιβάλλοντος μέσα στο θερμοκήπιο που επιδρούν στην ανάπτυξη των φυτών, δεν μπορεί να είναι σταθερές, αλλά να μεταβάλλονται συνεχώς.

Η ρύθμιση επομένως ενός από τους παράγοντες ανάπτυξης στο χώρο του θερμοκηπίου στο βέλτιστο επίπεδο (με βάση το οικονομικό αποτέλεσμα), δεν μπορεί να είναι στατική, αλλά δυναμική. Αφού π.χ. η απόκριση του φυτού στη θερμοκρασία εξαρτάται και από την ένταση της ηλιακής ακτινοβολίας, η οποία όμως μεταβάλλεται με την εξέλιξη του χρόνου, είναι αυτονόητο ότι η επιθυμητή τιμή της θερμοκρασίας δεν μπορεί να είναι μια σταθερή τιμή για όλη την καλλιεργητική περίοδο, αλλά η τιμή αυτή θα μεταβάλλεται συναρτήσει του χρόνου.

Επί πλέον, αν την παραγωγή στο θερμοκήπιο τη δει κανείς από την πλευρά του επιχειρηματία παραγωγού, ουσιαστικά απαιτείται όχι η μεγιστοποίηση της παραγωγής της φυτείας, αλλά η μεγιστοποίηση του κέρδους της επιχείρησης. Οπωσδήποτε, όσο μεγαλύτερη παραγωγή επιτυγχάνεται, τόσο τα έσοδα είναι περισσότερα, η μεγιστοποίηση όμως της παραγωγής δεν συνεπάγεται πάντα και το καλύτερο οικονομικό αποτέλεσμα της επιχείρησης, γιατί στο οικονομικό αποτέλεσμα συμμετέχουν και οι δαπάνες. Το πρόσθετο κόστος που σχετίζεται με την επιπλέον παραγωγή, κάθε φορά, πρέπει να υπερκαλύπτεται από το επιπλέον εισόδημα που προκύπτει από τις πωλήσεις. Τελικά το κριτήριο αποτελεσματικότητας είναι το καθαρό εισόδημα στο τέλος της καλλιέργειας.

Κατά τη συνεχή ρύθμιση επομένως των παραγόντων του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου, όπως π.χ. της θερμοκρασίας με τη θέρμανση και τον εξαερισμό, απαιτείται να λαμβάνονται σοβαρά υπόψη όχι μόνο οι επιπτώσεις στη παραγωγή αλλά και στο τελικό οικονομικό αποτέλεσμα. Αν το κόστος του πετρελαίου π.χ. που χρησιμοποιείται στη θέρμανση είναι πολύ υψηλό, ενώ η τιμή του παραγομένου προϊόντος στην αγορά είναι χαμηλή, η αριστοποίηση της θερμοκρασίας στο χώρο του θερμοκηπίου για τη μεγιστοποίηση της παραγωγής μπορεί να μην είναι η καλύτερη λύση.

Στα εξελιγμένα συστήματα αυτοματισμών του θερμοκηπίου, η ρύθμιση του περιβάλλοντος του θερμοκηπίου μπορεί να αποσκοπεί στη δημιουργία του καλύτερου δυνατού περιβάλλοντος για τη μεγιστοποίηση της ανάπτυξης και παραγωγής των φυτών, τη μείωση του κόστους παραγωγής και τη μεγιστοποίηση του κέρδους της επιχείρησης. Σήμερα με ένα σύστημα αυτοματισμού ρυθμίζονται συνήθως:

• Η θερμοκρασία, με επεμβάσεις στα συστήματα:

1. Θέρμανσης
2. Εξαερισμού
3. Δροσισμού.

Η ρύθμιση της θερμοκρασίας είναι το στοιχείο που επιδρά περισσότερο στο κόστος παραγωγής των προϊόντων του θερμοκηπίου, μέσω της κατανάλωσης ενέργειας για θέρμανση, εξαερισμό ή και δροσισμό.

• Η σχετική υγρασία, με επεμβάσεις στο σύστημα υδρονέφωσης, εξαερισμού και θέρμανσης.
• Το νερό στη ρίζα, με επεμβάσεις στο σύστημα άρδευσης.
• Τα λιπαντικά στοιχεία στη ρίζα, με επεμβάσεις στο σύστημα λίπανσης.
• Το CO₂ του χώρου, με επεμβάσεις στο σύστημα τροφοδοσίας CΟ₂.
• Ο συμπληρωματικός φωτισμός, με επεμβάσεις σύστημα τεχνητού φωτισμού.
• Η ενεργοποίηση συναγερμού σε περίπτωση μη λειτουργίας των συστημάτων θέρμανσης και εξαερισμού, σε πολύ χαμηλές ή πολύ υψηλές θερμοκρασίες.

Σχετικές σελίδες

• Θερμοκήπια
• Θέρμανση θερμοκηπίων
• Εξαερισμός θερμοκηπίων
• Μικροκλίμα θερμοκηπίου
• Σύστημα παραγωγής CO2 στο θερμοκήπιο
• Σύστημα θέρμανσης στο θερμοκήπιο
• Σύστημα εξαερισμού και ψύχρανσης στο θερμοκήπιο

Βιβλιογραφία

• "Προγραμματισμός και εγκατάσταση δικτύου αυτοματισμών LonWorks σε θερμοκήπια", Πτυχιακή εργασία του Δολιανίτη Σπυρίδωνα, ΑΤΕΙ Κρήτης - Παράρτημα Χανίων, Τμήμα Ηλεκτρονικής