Sistemas alternativos de aquecimento de estufas para cultivo de hortaliças e ervas frescas no inverno.
Como resultado do aumento dos preços dos combustíveis fósseis e das restrições às emissões de CO2 e outros poluentes, há necessidade de encontrar sistemas alternativos para aquecer estufas para o cultivo de vegetais e ervas frescas no Inverno. Uma alternativa possível é a utilização de energia solar. O aquecimento de estufas durante a noite com energia solar requer uma combinação de vários componentes baseados nos seguintes princípios: 1. absorção da energia do sol (durante o dia), 2. armazenamento da energia e evitando perdas de energia para o ambiente e 3 …usando a energia à noite.
A absorção de energia solar é aumentada cobrindo o solo com uma folha plástica transparente. O solo molhado tem capacidade de armazenar grande quantidade de energia térmica. Um método adicional de absorção e armazenamento de energia solar é a colocação de tubos de água transparentes horizontais e verticais de PE (polietileno) nos túneis da estufa (figs. 3 e 4). Usar PE preto para construir os tubos de água permite maior absorção de calor do que os tubos transparentes comumente usados.
A orientação da estufa também pode aumentar a absorção de energia solar. Um túnel walk-in orientado leste-oeste absorverá substancialmente mais energia do que uma estrutura semelhante orientada norte-sul. A colocação de tubos de água verticais autossustentados no lado norte como uma “parede de água” aumenta a absorção e o armazenamento de energia, aumentando assim as temperaturas noturnas da estufa até 16 C0 em Israel, dependendo da radiação local e das condições climáticas.
As perdas de energia para a envolvente são reduzidas cobrindo a estufa com uma dupla camada de folhas plásticas com bloqueio de IR, com um espaço de ar entre as folhas ou através da utilização de telas térmicas ou mantas isolantes. A partir do pôr do sol, quando não há mais acúmulo de calor, os tubos de água e o solo liberam energia térmica para o volume da estufa.
Aplicações práticas semelhantes destes princípios são utilizadas em outras partes do mundo. Em algumas partes da China, a energia solar é armazenada numa parede espessa feita de barro ou tijolos de barro. Em Israel, aplicamos estes princípios em túneis para o cultivo de manjericão. A combinação destes componentes permitiu-nos cultivar manjericão (uma cultura de verão) no inverno, aumentando a produção, prevenindo doenças de plantas e melhorando a qualidade, reduzindo custos e emissões de gases com efeito de estufa.
Usar tubos de água horizontais não é um método novo, pois foi tentado anos atrás. Embora os tubos horizontais tenham alguma contribuição para o aquecimento da estufa, eles estão localizados no pior local da estufa, o local mais frio e sombreado, e estão expostos a danos mecânicos. Uma solução única de organizar os tubos de água verticalmente é uma solução boa e eficaz para os problemas dos tubos de água horizontais. Eles são independentes e não são sustentados pela estrutura da estufa. Possuem uma estrutura rígida feita de uma manga de chapa metálica ou são sustentados por uma manga feita de uma malha de arame metálico.
Os tubos verticais ficam expostos ao sol e não atrapalham os trabalhadores da estufa. É possível armazenar um volume muito maior de água na estufa para permitir um maior armazenamento de energia térmica. O posicionamento correto dos tubos verticais reduz os problemas de sombreamento no inverno e é adequado para estufas de vários vãos e orientações norte-sul em túneis de passagem.
A orientação do túnel walk-in tem uma grande influência na absorção de energia solar. A orientação leste-oeste permite que muito mais luz solar entre na estufa. No inverno, quando o sol está baixo, os raios solares atingem a cobertura plástica do túnel orientado norte-sul em um ângulo agudo. Como resultado, parte do feixe é refletida. Os raios solares que atingem a orientação leste-oeste estão quase em ângulo reto, o que resulta na entrada de muito mais luz no túnel, levando a rendimentos mais elevados.
Este conhecimento deu lugar ao desenvolvimento e construção da estufa “Eden”. A estufa “Eden” está orientada leste-oeste e os tubos verticais estão localizados no lado norte. Eles formam uma “parede de água”. Esta localização tem a vantagem de não haver sombra na cultura e não causar perturbações físicas aos trabalhadores. Uma quantidade relativamente grande de água pode ser mantida no túnel de passagem (8 m3 de água em um túnel de passagem de 30 m de comprimento). A “parede de água” absorve a energia solar durante os dias relativamente quentes e libera o calor durante a noite, criando temperaturas ideais para a produção agrícola.
A razão para usar água nos tubos é o alto calor específico da água em comparação com outros materiais. A água está disponível e não contaminará o solo se os tubos estiverem danificados. Uma foto térmica tirada à noite mostra o calor armazenado na parede de água e a influência na temperatura da planta. O rendimento da colheita de manjericão foi significativamente maior no inverno em túneis equipados com uma parede de água.
Concluindo, desenvolvemos um sistema simples, sustentável, não poluente e sem emissões para o cultivo de culturas de verão no inverno, aumentando a temperatura usando apenas energia solar. É possível cultivar manjericão no inverno em Israel usando: cobertura morta de PE, tubos de água, telas térmicas e camadas duplas de material de cobertura de PE. Os melhores resultados foram alcançados usando uma parede de tubos de água PE pretos no lado norte do túnel orientado leste-oeste.
A orientação do túnel na direção leste-oeste tem uma vantagem considerável sobre os túneis orientados no sentido norte-sul. Esse método possibilitou o cultivo de manjericão livre de doenças de inverno, sem a necessidade de pulverização química de fungicidas. Dependendo das condições climáticas existe a possibilidade de utilizar apenas alguns dos métodos acima mencionados para produzir rendimentos elevados e de excelente qualidade.