Первая в мире гидропонная солнечная ферма: морская вода + солнечный свет = помидоры

• Энергия и элементы питания

Теплицы с томатами, зеркала и солнечный концентратор на ферме Sundrop. Фото: Sundrop

Что нужно для озеленения пустыни? Как собрать богатый урожай на высохшей почве, где почти ничего не растёт? Возможно ли ведение сельского хозяйства, если пресная вода заканчивается, почва засоляется, а вокруг - только солёное море, как в Крыму? Оказывается, такое возможно, если использовать интеллект и науку.

Австралийская ферма Sundrop - первая в мире ферма, которая выращивает овощи в пустыне, не используя никакого ископаемого топлива. Только солнечный свет и морская вода (и удобрения).

Футуристическая ферма в Южной Австралии производит 17 000 тонн томатов в год, что приносит доход около $16,9 млн, учитывая среднюю стоимость томатов на оптовом рынке Австралии . В отличие от обычных ферм, здесь не используются ни подземные водные источники, ни ископаемое топливо типа бензина. Ничего. Даже местный песчаный грунт не используется - растения помещаются в сосуды, как в гидропонике. Вместе с водой в сосуды подаются необходимые питательные вещества, удобрения.

Из природных ресурсов берётся только солнечный свет и морская вода. Такая модель фермерского хозяйства может найти широкое распространение в будущем, пишет журнал New Scientist . Запасы пресной воды на Земле постепенно иссякают, население в Азии и Африке быстро растёт, а температура на поверхности Земли увеличивается из-за парникового эффекта. Таким образом, складываются практически идеальные условия для фермерского тепличного хозяйства.

Даже пестициды здесь не нужны, потому что в пустыне вредители практически не выживают. А те, кто выживают, - не могут проникнуть в изолированную теплицу.

К 2050 году из-за роста населения людям понадобится на 50% больше еды, чем сейчас. А ведь все сельскохозяйственные земли уже заняты. Так что остаётся два варианта - или повышать урожайность на существующих площадях, используя более урожайные культуры, или осваивать новые территории - те же пустыни - по ходу решая проблему пресной воды.

Получается, что переход на инновационные технологии в сельском хозяйстве с получением солнечной энергии и опреснением морской воды - это не только наиболее предпочтительный вариант развития человечества. Это единственный возможный вариант. «Обычное» сельское хозяйство больше не работает, пришло время для серьёзных изменений.

Конструкцию уникальной фермы Sundrop разрабатывала и доводила до ума международная группа учёных в течение шести лет. Первая экспериментальная теплица была построена в 2010 году. Спустя четыре года начали возведение полномасштабного сооружения с теплицами на площади в 20 гектаров. В теплицах высажены 180 000 кустов томатов. Официальное открытие фермы состоялось в 2016 году.

Центральным элементом конструкции фермы является 127-метровая башня солнечного концентратора, на которую отражают лучи света 23 000 зеркал, расположенных на земле. Концентратор даёт пар, электричество и пресную воду для фермы.

Вода закачивается из залива Спенсер, который является частью открытого Большого Австралийского залива, омывающего южное побережье Австралии. Как и весь остальной Индийский океан, этот залив содержит солёную морскую воду.

На ферме осуществляется термическое опреснение солёной воды (дистилляция). Вода нагревается, а пар собирают и конденсируют. Образуется дистиллят - это совершенно чистая пресная вода. Таким же способом воду опресняют на морских судах, например. Ничего необычного.

В хороший день солнечная электростанция генерирует 39 МВт электроэнергии. Это достаточно для опреснения примерно цистерны воды. Дистилляция обычно требует около 700 ккал на 1 литр воды. Но это из опыта обычных дистилляторов. Нам неизвестен КПД энергоустановки Sundrop. Возможно, инженеры как-то повысили КПД, поигравшись с осмотическим давлением, например.

Пруд с морской водой на ферме Sundrop

Для упрощения общей конструкции во время предварительных испытаний решено отказаться от прямого нагрева воды солнечным светом. Сейчас установка вырабатывает электроэнергию, а та используется для нагрева и дистилляции воды в отдельной ёмкости.

В любом случае, тепла в концентраторе хватает для опреснения необходимого объёма воды и получения остального электричества, необходимого ферме.

Сухой и жаркий климат Южной Австралии делает землю непригодной для обычного сельского хозяйства. Но используя современные технологии и альтернативную энергетику люди вполне могут разворачивать фермы даже на пустынных территориях, где климат ненамного лучше марсианского.

Компания Sundrop считает, что модель солнечных ферм с концентраторами можно применять во многих тёплых странах, где почва не слишком пригодна для сельского хозяйства, зато много солнечных дней в году. Сейчас фирма открывает ещё одну такую ферму в районе Одемира (Португалия), а также в штате Теннесси (США). Планируется открыть и вторую австралийскую ферму. Сооружение инфраструктуры для солнечной фермы подобного масштаба обошлось в $200 млн. С ежегодным урожаем на $16,9 млн ROI доходит до 8,45%. Получается, что в идеале ферма должна вернуть вложенные инвестиции примерно через 12 лет. Отличный результат.

Руководство компании Sundrop считает, что это очень выгодная долгосрочная инвестиция, а правительства могут поддерживать частные инициативы по созданию экологически чистых ферм, озеленению пустынь, опреснению морской воды. Например, освобождать такие предприятия от налогов. Хотя бы на территории Крыма подобная инициатива могла бы спасти сельское хозяйство, которое грозит исчезнуть из-за нехватки пресной воды.

Томаты, собранные на ферме Sundrop, уже поступили в продажу в супермаркеты Австралии.

Упаковка урожая на ферме Sundrop

Выращивать зелень, овощи и фрукты в современном городе, где пространство максимально задействовано и нет возможности отвести земли под сельское хозяйство, это вопрос, ответ на который обогатит и изменит облик городов навсегда. А ответ напрашивается сам собой – строить вверх. Этот способ строительства домов и офисных зданий давно применялся в таких густонаселенных городах как Гонконг, Манхэттен и Лондон. Но человечество сталкивается с этой проблемой уже в глобальном масштабе. По данным ООН, население планеты к 2050 году увеличится до 9.1 млрд. человек. Это приведет к увеличению спроса на продукты питания приблизительно на 70%. Повышение урожайности можно достичь только при увеличении посевной площади. Но дополнительные земли под сельское хозяйство распределяются неравномерно и многие из них подходят для выращивания не всех культур. Так почему же не создать больше площади сельскохозяйственного назначения путем роста вверх?
Будущее стоит за вертикальным сельским хозяйством. Идея состоит в том, чтобы построить небоскребы с садами и полями, производя культуры круглый год в городах по всему миру. Создание вертикальных гидропонных «пахотных земель» сократит транспортные расходы и выбросы углекислого газа, связанные с перемещением продуктов питания на большие расстояния. Кроме того, это уменьшило бы порчу продукции, которая неизбежно возникает при транспортировке. Такого мнение профессор Колумбийского университета в Нью-Йорке Диксон Деспоммьера, который по праву считается прародителем вертикального сельского хозяйства и чья книга «Вертикальная ферма» является манифестом этой идеи. По сведениям ООН в 2050 году около 70% населения будет проживать в городах, так что имеет смысл, по его словам, перенести фермы туда, где будет жить большинство. Еще одним преимуществом вертикальных гидропонных ферм, является сведение использования пестицидов, гербицидов и фунгицидов к минимуму. Истощение почвы перестанет быть проблемой, т.к. гидропоника использует минералы и питательные вещества для полива, которые сразу будут поглощаться растениями. В результате использования меньшего количества воды и питательных веществ в гидропонике по сравнению с обычным сельским хозяйством, не должно возникнуть проблем с утилизацией сельскохозяйственных стоков.
Возникает вопрос, будет ли это действительно работать? Необходимые технологии уже существуют. Промышленные теплицы имеют более чем вековой опыт выращивания сельскохозяйственных культур в закрытом помещении в больших количествах, говорит Джин Джакомелли, директор центра по контролю за сельскохозяйственной средой Аризонского университета в Тусоне. Теперь есть возможность регулировать температуру, влажность, освещение, поток воздуха и питательных условий, для повышения производительности растений круглый год, в любой точке мира, говорит он. Гидропонные технологии позволяют выращивать в богатой питательной среде практически любой вид растений, от зелени и корнеплодов до фруктов и даже зерновых. Но в основном гидропоника предполагает выращивание карликовых форм растений. Вместо почвы, растения помещаются в лотки с керамзитом, гравием или перлитом, а корни всегда получают питательные вещества из воды. Излишки воды стекают обратно в систему, где перерабатываются и снова идут на полив, а не теряются в земле. Он и его коллеги, на южном полюсе создали теплицу для выращивания гидропоники и ввели ее в эксплуатацию в 2004 году. Этот полуавтоматический гидропонный объект используется для обеспечения 65 сотрудников южной полярной станции Амундсен-Скотт, по крайней мере, свежими овощами и салатом в зимние месяцы, когда полеты на станцию ограничены. Теплица имеет площадь в 22 кв. метра и производит широкий спектр фруктов и овощей, которые поливают водой с добавление витаминов и минералов. Теплица искусственно освещается, т.к. в зимние месяцы остается без естественного света. «Искусственное освещение может стать камнем преткновения для вертикального сельского хозяйства, т.к. будет обходиться слишком дорого и повлечет за собой удорожание продукции. Даже стеклянные небоскребы не решат эту проблем, потому что растения будут получать естественный свет неравномерно (растения у окна будут получать больше света, чем те, которые находятся в глубине), что приведет к неравномерному росту» - говорит Питер Хед, руководитель инженерной компании Arup, мирового лидера в области планирования и устойчивого развития. Действительно, даже одноэтажным теплицам требуется искусственное освещение, для получения урожая круглый год. Так, Thanet Earth, крупнейший сельскохозяйственный комплекс в Великобритании, площадью 90 гектаров, обеспечивающий 15% населения салатными культурами, использует собственные мини электростанции для освещения своих растений в течение 15 часов в день. «Это скорее подрывает понятие о том, что вертикальная гидропонная теплица будет экономичной. Ей понадобятся более дешевые и возобновляемые источники энергии» - говорит Питер.
Некоторые исследователи, такие как Тед Каплоу, инженер-эколог, основатель некоммерческой группы New York Sun Works, утверждают, что даже при использовании возобновляемых источников энергии цифры не радуют. С 2006 года по 2009 год доктор Каплоу с коллегами проводили исследования на барже, пришвартованной в Манхэттене, на которой была построена гидропонная теплица. «Мы провели исследования в области выращивания продуктов питания в самом центре города с минимальными затратами и максимальным использованием ресурсов», - говорит доктор Каплоу. По его словам теплица на воде израсходовала одну десятую часть воды потребляемой обычной фермой. Там не было никаких сельскохозяйственных стоков, химические средства защиты были заменены естественными – божьими коровками. Теплица работала круглогодично, и там выросло в 20 раз больше урожая, чем получили бы на обычной ферме. Панели солнечных батарей и ветряные турбины на барже позволили производить продукты почти с нулевыми выбросами углерода в воздух. Но на барже была одноэтажная теплица, и не было потребности в использовании большого количества электричества. Если попытаться надстроить дополнительные уровни, то солнечных батарей уже не будет хватать, сразу начнутся проблемы с освещением, которое необходимо для растений. Вертикальное хозяйство будет работать, только если там используется естественный свет, заключил доктор Каплоу.
Еще одна разработка компании Valcent в области вертикального фермерского хозяйства была внедрена в Техасе, Ванкувере и Корноулле. Она заключается в использовании вертикально уложенных гидропонных лотках, которые перемещаются по рельсам, чтобы растения гарантировано получали достаточное количество солнечного света. Эта компания производит овощные культуры и салаты для животных зоопарка в Денвере.

Автоматическая установка по производству гидропонного зеленого корма и витграсса АГ-МК 0,06. Цена - 91 000 руб.

Автоматическая установка АГ-М 0,06 по производству гидропонного зеленого корма и витграсса. Цена - 71 000 руб .

Цена - 54 000 руб.

Автоматическая установка по производству гидропонного зеленого корма и витграсса АГ-МК 0,02. Цена - 37 000 руб.

Модель АЗK-4 (С универсальным комплектом полива. 4 лотка - два лотка в два яруса, полезная площадь выращивания 1,75 м2. БЕЗ СВЕТА )
Цена - 36 000 руб.

Модель АЗK-6 (С универсальным комплектом полива. 6 лотков - два лотка в два яруса, полезная площадь выращивания 2,62 м2. БЕЗ СВЕТА )
Цена - 42 000 руб.

Светодиодный агросветильник АГРОЛАЙТ разработан специально для многоярусных гидропонных установок АГРОКОНТЕК серии ДГ и АЗК.
Характеристики:
Необходимо подключение к источнику питания 24 Вольта.
Потребление 2 А.
Мощность 50 Вт.
Длина 1,5 м
Алюминиевый корпус
Сечение 40Х40 мм
Расстояние между крепежом 1 м.
Способ крепления - подвес.
Цена - 6 800 руб .

Комплект специализированного освещения АГРОЛАЙТ 1К;
Цена - 12 800 руб .

Комплект специализированного освещения АГРОЛАЙТ 2К;
Цена - 18 800 руб .

Комплект специализированного освещения АГРОЛАЙТ 3К;
Цена - 26 200 руб .

Домашняя гидропонная установка ДГ-1 - это уникальное и универсальное предложение на рынке гидропонных установок. На установке ДГ-1 можно одновременно выращивать в 125 горшочках диаметром 5 мм или в 60 горшочках диаметром 7-8 мм или 6 горшков диаметром до 250 мм. Выращивать рассаду, выгонять лук на перо, микрозелень, зеленые овощные культуры, томаты, огурцы, перцы, декоративные цветы и многое другое теперь станет простым и приятным делом. Доступные способы полива: прилив-отлив; "подпор"; капельный полив, техника питательного слоя (NFT). Цена - 9 200 руб.

Домашняя гидропонная установка ДГ-2 - это уникальное и универсальное предложение на рынке гидропонных установок. На установке ДГ-2 можно одновременно выращивать растения в 250 горшочках диаметром 5 мм или в 120 горшочках диаметром 7-8 мм или 12 горшков диаметром до 250 мм. Выращивать рассаду, выгонять лук на перо, микрозелень, зеленые овощные культуры, томаты, огурцы, перцы, декоративные цветы и многое другое теперь станет простым и приятным делом. Доступные способы полива: прилив-отлив; "подпор"; капельный полив, техника питательного слоя (NFT). Цена - 14 800 руб.

Автоматизированный комплекс промышленной гидропоники по производству гидропонного зеленого корма.

Комплект крышек для выгонки лука на перо КЛ-1.
252 посадочных места под лук-репку диам. 30-40 мм.
Цена - 1 600 руб.

Комплект крышек для выгонки лука на перо КЛ-2.
504 посадочных места под лук-репку диам. 30-40 мм.
Цена - 3 200 руб.

Источник фото: parnikiteplicy.ru

Вертикальные фермы - сегодня это звучит утопично. Хотя за последние 20 лет разработки в области гидропоники серьезно продвинулись вперед.

«За вертикальными фермами будущее сельского хозяйства. Ведь они стоят в противовес расточительному, нефтезависимому и истощающему ресурсы традиционному земледелию. Тем более, это отличное подспорье в продовольственной безопасности», — уверен .

На западе Англии в городе Коветри расположена вертикальная ферма компании HydroGarden. Это демоверсия полноценной системы, которая тщательно контролируется. Здесь находятся три длинные вагонетки, каждая из которых обеспечивает функционирование четырех узких лотков. В лотки стекает вода, содержащая смесь калия, азота и других питательных веществ. Этот раствор кормит десятки растений. Низкоэнергетические светодиоды, расположенные над ростками обеспечивают оптимальный фотосинтез.

Стив Фрай утверждает: за 28 дней в этих условиях он может вырастить 2 тыс. головок салата. В то время как на открытом грунте такого урожая пришлось бы ждать в 3 раза дольше.

Эксперт признается: гидропоника — не панацея. Вырастить таким способом основные сельскохозяйственные культуры — зерновые, пока невозможно. Сегодня вертикальные фермы можно применять для производства салата и зелени.

Новый метод использует намного меньше воды и энергии, чем хозяйства на открытой почве. Гидропоника не требует пестицидов или фунгицидов, но, тем не менее, в большинстве вертикальных ферм химические вещества используются для стерилизации воды, а некоторые питательные вещества синтезируются.

Английская ассоциация Soil Association, которая является одной из самых влиятельных организаций в области сертифицирования пищевых и косметических продуктов, пока отказывается признавать растения, выращенные в вертикальных фермах, органическими.

«В первую очередь сегодня мы должны поменять мышление, относительно современного сельского хозяйства. Нам придется научиться выращивать зерновые культуры в пригородных условиях. Ведь в будущем может случиться так, что сельскохозяйственные культуры будут производить на вершинах зданий, в заброшенных автостоянках или в любом другом месте, где им смогут обеспечить вентиляцию и питание», — рассуждает глава отдела гидропонных аппаратов фирмы HydroGarden Стив Фрай .

Тем не менее, гидропоника развивается и пытается выйти на промышленные объемы производства. В Южном Лондоне планируется запуск стартапа компании Growing Underground (GU), который должен показать предельные возможности вертикальных ферм сегодня. В 2012 году GU оформили в лизинг на огромные подземные помещения. Теперь здесь будут коммерческие гидропонные фермы.

Источник фото: theguardian.com

«Мы запускаем проект в этом году. Это будет самая большая многослойная гидропонная система в Европе. Когда туннели заработаю в полную мощь, мы надеемся на 80 т. продукции в год», — утверждают основатели Growing Underground Стив Дринг и Крис Нельсон .

Пока же используется только один полукруглый бункер, и выращивают там «микро-листья». Сбывают продукцию ресторанам.

Спуск в грохочущей шахте лифта в кирпичное подземелье на 100 футов ниже А3 — не то, что обычно приходит на ум при слове «ферма» И все же, растения, растущие в тоннеле, будут одними из наиболее чистых от химии в Лондоне и, благодаря минимальной транспортировке, одними из самых свежих. Первый урожай прибудет на рынок Нью-Ковент-Гарден в следующем месяце, хотя запуск планируется тихим.

«Все может сорваться; невозможно контролировать природу», — cказал Стив Дринг.