Τα γεωθερμικά θερμοκήπια αξιοποιούν τη χαμηλή γεωθερμική ενέργεια επιτυγχάνοντας καλλιέργεια όλο το χρόνο και εξοικονόμηση ενέργειας έως 67%, όπως διαπιστώθηκε στα πειραματικά θερμοκήπια που αναπτύχθηκαν σε Λάρισα και Κύπρο μέσω του προγράμματος “Adapt2Change”
Γράφει ο δρ. Αλέξανδρος Παπαχατζής, καθηγητής Δενδροκομίας, πρόεδρος του τμήματος Γεωπονίας – Αγροτεχνολογίας του Πανεπιστημίου Θεσσαλίας, και διευθυντής του Εργαστηρίου Δενδροκηπευτικών & Εδαφικών Πόρων «HORTLAB».
Ήταν το κοντινό 2010, όταν στο τότε ΤΕΙ Θεσσαλίας στο Campus της Λάρισας, μετά από απαιτητικό πανευρωπαϊκό διαγωνισμό του περιβαλλοντικού Προγράμματος LIFE+, επιλέχθηκε το Εργαστήριο Δενδροκηπευτικών & Εδαφικών Πόρων «HORTLAB» προκειμένου να αξιολογήσει και να αξιοποιήσει επαναστατικές τεχνολογικές μεθόδους, οι οποίες θα μείωναν την κατανάλωση νερού και της ενέργειας στη γεωργική παραγωγή.
Έτσι ξεκίνησε το “Adapt2Change”, το μεγαλύτερο έργο LIFE+ τότε στην Ελλάδα, με χρηματοδότηση περίπου 2,6 εκατομμυρίων ευρώ για την κατασκευή δύο πειραματικών γεωθερμικών θερμοκηπίων με κλειστό υδροπονικό σύστημα καλλιέργειας, στη Λάρισα και στην Κύπρο.
Στόχος του έργου ήταν και είναι η μειωμένη χρήση και η επαναχρησιμοποίηση του νερού για την άρδευση των θερμοκηπιακών καλλιεργειών, όπως και η χρήση εναλλακτικών πηγών ενέργειας με στόχο ένα χαμηλό αποτύπωμα άνθρακα.
Προκλήσεις και ανάγκες
Η περιοχή της Μεσογείου είναι μια από τις πιο ευάλωτες περιοχές, λόγω της κλιματικής αλλαγής, της υπερεκμετάλλευσης, της σπανιότητας των φυσικών πόρων, της αυξημένης κατανάλωσης ενέργειας και, γενικότερα, της μηδενικής εφαρμογής βιώσιμων προτύπων παραγωγής.
Επιπλέον, οι αποθαρρυντικές δημογραφικές τάσεις, οι έντονες κοινωνικοοικονομικές ανισότητες, η υψηλή ευπάθεια στα αποθέματα των αγορών για τις τιμές των βασικών προϊόντων διατροφής, η έλλειψη επενδύσεων στη γεωργία και στις αγροτικές περιοχές, καθώς και η αναποτελεσματικότητα των συστημάτων εφοδιαστικής αλυσίδας και των αλυσίδων αγροδιατροφής, υπονομεύουν περισσότερο από ποτέ το μέλλον ολόκληρης της περιοχής.
Η μετάβαση του μοντέλου παραγωγής κηπευτικών σε ένα πιο βιώσιμο και πιο πράσινο μοντέλο παραγωγής είναι πιο αναγκαία από ποτέ. Και μια τεχνολογία που θα συμβάλει στην πράσινη μετάβαση και σε μεγαλύτερη εξοικονόμηση πόρων –έναντι του συμβατικού μοντέλου– είναι τα γεωθερμικά θερμοκήπια, τα πλεονεκτήματα των οποίων είναι τα εξής:
-Εξοικονόμηση νερού
-Εξοικονόμηση θρεπτικών συστατικών
-Ενεργειακή αυτάρκεια
-Μείωση φυτοφαρμάκων
-Αυξημένα ποσοστά παραγωγικότητας
-Μείωση των εκπομπών άνθρακα
-Αποφυγή της ρύπανσης του εδάφους με νιτρικά και χημικά στοιχεία.
Τεχνολογίες χαμηλών θερμοκρασιών
Τα γεωθερμικά θερμοκήπια γενικά εφαρμόζουν τεχνολογίες που βασίζονται σε πηγές χαμηλών θερμοκρασιών. Είναι μια κερδοφόρα καλή επιλογή με βραχυπρόθεσμη απόσβεση, ανάλογα με την κατασκευή του συστήματος και το κόστος του υποκατάστατου των ορυκτών καυσίμων. Η χρήση χαμηλής γεωθερμικής ενέργειας στα θερμοκήπια επιτρέπει την καλλιέργεια όλο το χρόνο από θερμότερες ζώνες σε ψυχρότερες ζώνες, αυξάνει την παραγωγή, περιορίζει τις ασθένειες των φυτών και βελτιώνει σημαντικά τις τιμές απόδοσης.
Η γεωθερμική πηγή μπορεί να χρησιμοποιηθεί για θέρμανση, για άρδευση ή –συνηθέστερα– για τη δημιουργία κατάλληλου μικροκλίματος εντός του θερμοκηπίου. Το γεωθερμικό ζεστό νερό είναι το πιο κοινό εργαλείο για τη μεταφορά της θερμοκρασίας από το ένα μέσο στο άλλο, για την κάλυψη όλων των εργασιών που απαιτούνται σε μια δομή θερμοκηπίου.
Στην πράξη, η λειτουργία του συστήματος γεωθερμικής θέρμανσης και ψύξης θερμοκηπίου είναι απλή. Στη διαδικασία θέρμανσης, το ζεστό νερό συνήθως προέρχεται από ένα παραγωγικό πηγάδι και διανέμεται πάνω ή κάτω από το θόλο, μέσω δικτύου πλαστικών ή σιδερένιων σωλήνων, σε κλειστό ή ανοιχτό υπόγειο βρόχο.
Στη διαδικασία ψύξης που ακολουθείται κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού, οι δροσερές θερμοκρασίες της γης συμπυκνώνουν την υγρασία στον αέρα μέσα στο θερμοκήπιο. Η διαδρομή που θα ακολουθήσει το γεωθερμικό νερό για να φτάσει στην κατάλληλη θερμοκρασία ορίζεται από το είδος του βρόχου.
Σε ένα σύστημα ανοιχτού βρόχου το νερό κυκλοφορεί από το πηγάδι παραγωγής απευθείας στο φρεάτιο επανέγχυσης. Τα συστήματα ανοιχτού βρόχου μπορούν να λειτουργήσουν όχι μόνο με υπόγεια νερά, αλλά και με νερά ποταμών και λιμνών, με υφάλμυρο νερό και με θαλασσινό νερό, και αποτελούν μια μέθοδο χαμηλού κόστους για τη θέρμανση του χώρου εντός του θερμοκηπίου.
Σε έναν κλειστό βρόχο η θερμότητα συγκεντρώνεται (ή διαλύεται) με νερό ή αντιψυκτικό που κυκλοφορεί μέσω του σωλήνα από μια μικρή ηλεκτρική αντλία, ενώ δεν εισάγεται υγρό στη μονάδα από τη γη. Συνήθως, στο σύστημα κλειστού βρόχου το νερό περνάει από έναν εναλλάκτη θερμότητας και μια αντλία, και ενισχύσει τη θερμότητα που απορροφάται από το έδαφος.
Γεωθερμικές αντλίες θερμότητας
Οι ενεργειακές ανάγκες του θερμοκηπίου για ψύξη και θέρμανση καλύπτονται από ένα γεωθερμικό σύστημα κατακόρυφου (ή οριζόντιου) κλειστού βρόχου που είναι εγκατεστημένο δίπλα στο θερμοκήπιο, και μέσω γεωθερμικής αντλίας θερμότητας αξιοποιείται η αβαθής γεωθερμική ενέργεια, η οποία βρίσκεται αποθηκευμένη σε μικρό βάθος πετρωμάτων και επιφανειακών ή υπόγειων υδάτων με θερμοκρασίες μικρότερες των 25oC.
Αποτελέσματα
Όπως διαπιστώθηκε στα δύο πειραματικά θερμοκήπια της Λάρισας και της Κύπρου, με τη γεωθερμία επιτυγχάνεται μέση μείωση της κατανάλωσης ενέργειας (Kwhe) έως 67%.
Επίσης, καθώς τα γεωθερμικά θερμοκήπια λειτουργούν ως κλειστό υδροπονικό σύστημα, μπορούν να μειώσουν την κατανάλωση νερού έως και 45%, μείωση που μπορεί να φτάσει το 70%, σε σύγκριση με καλλιέργειες ανοιχτού αγρού.
Με τη χρήση των επιπλέον συστημάτων ανακύκλωσης και επαναχρησιμοποίησης νερού (μονάδα αποθήκευσης και ανακύκλωσης βρόχινου νερού), η ανακύκλωση – επαναχρησιμοποίηση νερού που επιτεύχθηκε σε μερικές περιπτώσεις ήταν 100%.
Επίσης, το σύστημα δροσισμού έχει την ικανότητα να αυξήσει την αποδοτικότητα χρήσης νερού έως 75%, σε σύγκριση με το συμβατικό θερμοκήπιο.
Επιπλέον επιτυγχάνονται και περιβαλλοντικά οφέλη, καθώς:
-Η μέση μείωση των εκπομπών CO2 κυμαίνεται μεταξύ 46-52%.
-Η χρήση λιπασμάτων μπορεί να μειωθεί κατά 30% σε σύγκριση με ένα ανοιχτό υδροπονικό σύστημα.
Αυτή η μείωση μπορεί να φτάσει και να ξεπεράσει το 60% σε σύγκριση με τις καλλιεργητικές πρακτικές ανοιχτού αγρού.
Χάρη στη σωστή, ελεγχόμενη και στοχευμένη υδρολίπανση, στην κάλυψη των απαραίτητων και αναγκαίων κλιματολογικών συνθηκών εντός του θερμοκηπίου, στην απορρόφηση των παραγόμενων υδρατμών (που διαφορετικά θα ευνοούσαν την ανάπτυξη ασθενειών) και στη μετατροπή τους σε νερό άρδευσης, επιτεύχθηκε παραγωγή τομάτας που ξεπερνάει τους 60 τόνους ανά στρέμμα το έτος, όταν στα συμβατικά θερμοκήπια η αντίστοιχη παραγωγή είναι μόλις 15 – 25 τόνοι.
Μειονεκτήματα
Τα μειονεκτήματα ενός γεωθερμικού θερμοκηπίου είναι τα εξής:
-Το αρχικό υψηλό κόστος κατασκευής.
-Η μεγάλη έκταση γης που απαιτείται για γεώτρηση και εκμετάλλευση. Ωστόσο, μπορεί να χρησιμοποιηθεί η γεωθερμική ενέργεια από παρακείμενους υδάτινους όγκους, όπως από ποτάμια, λίμνες και θάλασσα.
-Η ανάγκη εμπειρογνωμόνων και άρτια καταρτισμένων χειριστών.
Περιορισμοί
Για την εγκατάσταση ενός γεωθερμικού θερμοκηπίου δεν υπάρχει συγκεκριμένος γεωγραφικός περιορισμός.
Επίσης, στους κάθετους βρόχους δεν θέτει περιορισμούς το έδαφος, αλλά το απαιτούμενο επενδυτικό και λειτουργικό κόστος για τη διάνοιξη σε μεγάλο βάθος, καθώς και η προσβασιμότητα στις καινοτόμες τεχνολογίες που απαιτούνται για την παραγωγή γεωθερμικής θερμότητας.
Όσον αφορά τη γεώτρηση, περιορισμούς θέτουν:
-Η γεωλογία.
– Η υδρολογία.
-Η διαθεσιμότητα γης.
Η πρόσβαση στα δεδομένα χωρικής κατανομής της περιοχής (π.χ. GIS δεδομένα) στην οποία πρόκειται να μεταφερθεί η γεωθερμική τεχνολογία, βοηθάει τους εμπειρογνώμονες να αξιολογήσουν τη σκοπιμότητα της επένδυσης.
