Az automatizálás jelenti az üvegházak jövőjét

A beltéri gazdálkodás a fenntarthatóbb mezőgazdaság felé való átalakulás részeként a jövő modelljévé nőtte ki magát. A modern és egyre inkább függőleges üvegházak számára olyan rendszer kell, amely egyesíti az intelligens vezérlőket és érzékelőket. Az automatizálás tehát olyan téma, amely a „Belső gazdálkodás – Takarmány és Élelmiszer Show” napirendjének élén állt. 

A DLG (Német Mezőgazdasági Társaság) új innovációs találkozási pontja először a hannoveri Agritechnica társaságában került megrendezésre, és bemutatta a zárt mezőgazdasági rendszerekben történő termesztés technológiáit, amelyek zárt anyagciklusban működnek, függetlenül a külső környezettől.

Kívülről egy normál szállítókonténer, de belül egy valóságos farm. A legmodernebb automatizálási technológiának köszönhetően az olyan mobil vertikális gazdálkodási megoldások, mint a GreenBox vagy az iFarm friss, helyben termesztett salátákat, fűszernövényeket, ill. gyökérzöldségeket kínál egész évben, éghajlati viszonyoktól függetlenül. 

Kevesebb vízzel és műtrágyával

Ily módon kibővítik a növénytermesztés lehetőségeit, és a sűrűn lakott városi területekre is eljuttatják az élelmiszertermelést – és mindezt kevesebb vízzel és műtrágyával teszik, mint a hagyományos szántóföldi műveléssel. Ez vonatkozik a Bustanicára is. A világ legnagyobb vertikális farmja, amely Dubai közelében, az Arab-félszigeten található, körülbelül három tonna leveles zöldséget szállít naponta, ellátva ezzel a több mint 100 légitársaságot kiszolgáló vendéglátó-ipari vállalatot. A növényeket több szinten, egymás felett termesztik. A növekedés holisztikus nyomon követéséhez számos mérőszámot kell rögzíteni hatékony technológia segítségével. Ennek kulcsa a digitalizáció.

Érzékelők öntözéshez és tápanyag-befecskendezéshez

A beltéri rendszerek teljesen szabályozható, időjárástól független környezetet tesznek lehetővé, amelyben minden kívánt klímafeltétel folyamatosan ellenőrizhető és optimalizálható. Ahhoz, hogy a zárt művelési rendszerek kiaknázzák teljes potenciáljukat, olyan automatizálási rendszerekre van szükségük, amelyek intelligens vezérléseket és érzékelőket kombinálnak. Ezeket november közepén a hannoveri „Inhouse Farming – Feed & Food Show” rendezvényen lehetett megtekinteni. 

 „Az érdeklődés középpontjában egyre inkább a folyamatvezérlés és az adatgyűjtés áll, amelyek a zárt termesztési rendszerekben egyre összetettebbé válnak” – erősíti meg Marcus Vagt, a DLG energiáért, házon belüli gazdálkodásért és új élelmiszerekért felelős vezetője.

Hidroponikus öntözés

A legjobb példa erre a hidroponikus öntözés, amely optimalizált tápanyag-gazdálkodást igényel. Mind az optimum túllépése, mind az az alá csökkenés a tenyészetek károsodásához vagy teljes tönkremeneteléhez vezet. A modern vezérlőberendezések és megbízható öntözési megoldások biztosítják, hogy a megfelelő mennyiségű víz és tápanyag a megfelelő időben, a lehető leghatékonyabban kerüljön felhasználásra. 

Különféle érzékelőket használnak: kezdve az áramlásmérőkkel a víz- és tápanyag-adagoláshoz, egészen a nyomásérzékelők a vízszinthez, valamint vezetőképesség-szondák az ásványi anyagok koncentrációjának ellenőrzéséhez, a szivattyúk nyomásszabályozására szolgáló érzékelőkig.

Integrált megoldások az automatizáláshoz és üzemeltetéshez

A verikális gazdálkodás különösen nagy követelményeket támaszt az automatizálással szemben, mivel a növények többszintes, akár tíz méter magas fémpolcokon nőnek. Mindegyik rendszerben nagyszámú I/O jel van az egyes emeleteken, amelyeket a vezérlőrendszerhez kell irányítani. 

A hagyományos rendszertervezés ilyen körülmények között jelentős programozási és integrációs erőfeszítést igényel. Elegánsabb például az összes mérőeszköz csatlakoztatása IO-Link technológiával. Az ilyen terepi modulok nemcsak a folyamatvezérlés bonyolultságát csökkentik. Ezenkívül több adatot szolgáltatnak az egyes érzékelőktől, csökkentve az érzékelés általános szükségességét. 

Összekapcsolt vízgazdálkodás, klímaszabályozás és energiagazdálkodás

Lényegesen hatékonyabbá válik a rendszer üzembe helyezése az érzékelők fizikai kábelezésétől vagy vezeték nélküli csatlakoztatásától az integrációig, programozásig. Ez lehetőséget ad az üzemeltetőknek, hogy egy központi folyamatszámítógépen keresztül összekapcsolják az üvegház vízgazdálkodását, klímaszabályozását és energiagazdálkodását. Emellett a művelési folyamatok és rendszerek könnyen méretezhetők, és a jövőbeni projektek is könnyebben kivitelezhetők – így rövidebb az üzembe helyezésig eltelt idő.

Rugalmasság a növénytermesztésben

Az ellátási lánc automatizálásának legújabb technológiái is óriási rugalmasságot kínálnak: az árukezeléshez vagy a vezető nélküli szállításhoz szükséges rendszerek optimálisan konfigurálhatók a vertikális gazdálkodás folyamataihoz és helyiségeihez, valamint a növények típusához és termesztéséhez. 

A transzferrendszerek szaporítótálcákkal ellátott polcokat mozgathatnak, hogy kielégítsék a növények víz-, tápanyag- és fényigényét éjjel-nappal, és megkönnyítsék a csírázást, a megfigyelést, a gondozást és a betakarítást. 

Az OrbiPlant segítségével a Fraunhofer Institute for Molecular Biology and Applied Ecology IME olyan vertikális növénynemesítési rendszert fejlesztett ki, amely a jövőben pontosan ezt teszi lehetővé nagy léptékben. Az aacheni kísérleti üzem 24 négyzetméteres termőterülettel rendelkezik. 

Folyamattechnológiai újítások

A korábbi módszerekkel ellentétben az OrbiPlant néhány folyamattechnológiai újítást kínál. Hullám alakú szállítószalag-rendszerrel rögzítik a növényeket, és folyamatosan állítják át a térben. A forgás miatt a növényeknek állandóan át kell igazodniuk a föld gravitációs mezőjében. Ez az orbitropális hatás serkenti a növényi hormonok termelését, elősegítve a sejtnövekedést. Ezenkívül a létesítmény rendelkezik egy aeroponikus öntözőrendszerrel, amelyben a gyökerek a levegőben lógnak, és permetezőködön keresztül látják el őket vízzel és tápanyagokkal. 

A moduláris LED technológiával a növények optimális expozíciója a teljes termesztési időszak alatt biztosított, a minőség és a betakarítás mennyisége pedig további CO2-trágyázás révén nő.

Rugalmasság beltéri gazdálkodáshoz

A zárt környezetből és a nagy növénysűrűségből adódóan az olyan beltéri termelési rendszerek, mint az OrbiPlant, speciális kihívásokkal szembesülnek műszaki ellenálló képességük tekintetében. Emiatt a Fraunhofer IME tudósai a Fraunhofer Institute for Production Technology IPT-vel közösen egy példaértékű bazsalikomtermelés kapcsán is vizsgálták a releváns incidenseket. 

A cél az volt, hogy megközelítéseket alkossanak egy rugalmas gyártási folyamat kialakításához. Ennek érdekében a kutatók technikai és üzemspecifikus incidenseket indukáltak két OrbiPlant rendszeren, amelyeket megfelelő szenzorok segítségével és a rendszeradatok valós idejű rögzítésével egyértelműen észlelni lehetett. Az alkalmazott rugalmassági megközelítés túlmutat a hibabejelentéssel járó egyszerű nyomon követésen, és célja, hogy jelentősen hozzájáruljon a jövőbeni jó minőségű élelmiszer-ellátás biztosításához.

A példa azt mutatja, hogy a beltéri gazdálkodás víziója csak interdiszciplinárisan valósítható meg, a tudomány és az üzleti élet, valamint a mezőgazdaság és a termelési technológia kombinációjával. 

(Forrás: agritechnica.com)