ארגון המזון והחקלאות של האו”ם מעריך כי כדי לענות על הביקוש העולמי למזון, תפוקת המזון חייבת לעלות ב-70% עד שנת 2050.
לפי נתוני האו”ם, מספר האנשים שהגישה שלהם למזון הייתה כה גרועה, עד שפרנסתם או חייהם נתונים בסיכון עלתה מ-108 מיליון ב-2017 ל-193 מיליון כיום. הביטחון התזונתי העולמי הושפע מהקורונה, אשר שיבשה את עבודת החקלאים ויצרה פקקים בשרשרת האספקה, משבר האקלים, והמלחמה באוקראינה שהעלתה את מחרי החיטה ב39%, המביאה לביקוש לסוגים אחרים של מזון שמתייקר אף הוא, ועליית ריבית בארה”ב, המשפיעה על עלויות מימון לחקלאים וביבוא מזון.
שטחי החקלאות הולכים ומצטמצמים לטובת הגידול העירוני, ולכן הפתרון טמון בצמיחתה של תעשיית החממות המסחרית, אשר דורשות 95% פחות מים ושטח על מנת כדי לייצר את אותה כמות של תוצרת ,בחממות ניתן גם לעשות שימוש חוזר במים להשקיה.
לפי נתונים שהתפרסמו לאחרונה, היקף שוק החממות המסחריות העולמי צפוי להגיע לכ-78.9 מיליארד דולר עד 2030, בקצב צמיחה שנתי ממוצע של 9.52% בעשור הקרוב. מגמה זו תדרבן את התרחבות השוק עוד יותר.
ירקות מותאמים היטב לחממה וגדלים מבלי לדאוג לאקלים, לטמפרטורה או לשינויים סביבתיים אחרים וניתן לגדל אותם כל השנה. גידול ירקות בחממה מאפשר גם קביעת תנאי סביבה אופטימליות לגידולים בסיוע גורמי הוויסות הקיימים בחממות, כגון לחות, אור, טמפרטורה, דשן והשקיה. בהתאם לדרישות שלב הגידול של כל גידול, יש לנטר באופן קבוע אחר רמות התזונה הזמינות לצמחים ולשנות בהדרגה לרמות המתאימות. הדבר כרוך במודעות מעמיקה ליבול, לסביבה הסובבת ולדרישות האידיאליות של הצמחים. כתוצאה מכך, גידולים אלה גדלים תדיר על ידי חקלאים מומחים.
הפתרון לחממות ירוקות – טורבינות המייצרות חשמל וחום באופן עצמאי וחסכוני
לצורך גידול יעיל של צמחים בחממות, נדרש להשקיע במערכות תאורה וחימום, השומרות על טמפרטורה יציבה ואינן פולטות חומרים מסוכנים.
החממות הינן צרכן אנרגיה גבוהה אשר נושאות בעלויות גבוהות מאוד הנובעות מתאורה, חימום, קירור ולחות. גידולים כאלה יכולים לצרוך עד 70 אלף MWh לשנה, ואף להשתנות בהתאם לגודל החממה, סוג הגידולים והתקופה בשנה, ולהעמיס משמעותית על תשתית החשמל. או לחילופין למנוע אפשרות של הקמת חממות באזורים מבודדים אשר תשתיות החשמל אינן מגיעות אליהם,
הפתרון הינו תשתית חשמל עצמאית, באמצעות שימוש בטורבינות המפיקות חשמל וחום בנצילות גבוהה מאד של למעלה מ 90%.
החשמל והחום שאנו משתמשים בהם נוצרים באופן מסורתי בשני תהליכים נפרדים בשני מקומות נפרדים – חשמל בתחנת כוח וחום בדוד.
עם זאת, “ייצור מופרד” זה, כידוע, מאבד כמחצית מתצרוכת האנרגיה של תחנת הכוח בצורת חום לאטמוספירה. בזבוז אנרגיה זה רחוק מלהיות אידיאלי, ותמיד יש לנצל הזדמנויות כדי להימנע ממנו בכל מקום אפשרי.
פתרון של קוגנרציה, כלומר שילוב של חום וכוח משולב (CHP) משמש במקומות שבהם נדרשים חשמל וחום בו-זמנית. החום מופק מתהליך ייצור החשמל, ומשתמשים בו במקביל לחשמל במקום ש”ילך לפח”.
העיקרון של CHP הוא פשוט: מנוע דיזל או גז מניע גנרטור חשמלי, ומייצר את הכוח החשמלי הנדרש. עודף החום הנוצר בתהליך משמש לחימום מים. בסך הכל, קוגנרציה יכולה בדרך כלל לשחזר 95 אחוז מהחום המופק, וחום זה מועבר לרשת צינורות החימום באמצעות מחליפי חום.
בנוסף לשימוש בחום מוחזר, קוגנרציה מתוכננת ומיושמת היטב גם טובה לסביבה, שכן היא צורכת פחות דלק/גז/מימן ומשחררת רמות נמוכות יותר של פליטות לאטמוספירה, במיוחד אם נעשה שימוש במנועי גז רזה יעילים ביותר.
החיסכון בדלק הוא דרמטי. עבור אותו ייצור של חשמל וחום, ניתן לחסוך 30 אחוז מהדלק באמצעות קוגנרציה בהשוואה ל”ייצור מופרד” רגיל של חום וכוח
ייצור CHP ו-CO2 מונע בגז
צמחים ירוקים מתדלקים את צמיחתם על ידי ספיגת פחמן דו חמצני מהאוויר ומים מהקרקע, אותם הם מסנתזים למולקולות פחמימנים מורכבות כמו גלוקוז בתהליך הפוטוסינתזה.
חממות מסחריות פורסות לעתים קרובות תאורה נוספת מזוויות שנבחרו באופן מדעי ומשתמשות בנורות לד כדי להשלים את האור הטבעי עם ספקטרום אור מותאם המקדם צמיחת צמחים.
תוספת CO2 להגדלת הרמה של הגז בתוך החממה יכולה להתרחש במספר דרכים, אם באמצעות גזי הפליטה מהבערה של דוד החימום, או CO2 טהור הנרכש באופן מסחרי. תרכובת זו, אשר תפלט לאוויר בחממה, תסייע בדישון הגידולים.
עם זאת, CHP מאפשר לקבל את ה-CO2 הנדרש מגזי הפליטה של מנוע המונע בגז. כיוון שהצליחו לפתח רכיבים מסוימים של הגזים שהצטמצמו מתחת לרמה שתזיק לצמחים. רכיבי הגז שהפחיתו הם פחמימנים שאינם מתאן (NMHC) ותחמוצות חנקן (NOx).
צמחים דורשים הכי הרבה CO2 כאשר התנאים אופטימליים לפוטוסינתזה – במילים אחרות, כאשר יש אור שמש – ובזמנים אלו יש לצמחים צורך מינימלי בחום. מכיוון שמערכת גנרטור מייצרת חום ו-CO2 בו-זמנית, החום המיוצר על ידי מערכת הגנרטור לאורך היום נשמר בדרך כלל במיכל חיץ לשימוש במהלך הלילה.
טורבינות מסוג זה יכולות להתאים גם לחוות גידול מזון באזורים אורבניים, בחוות גינון אנכי, המשתמשות בשיטות ביות חקלאיות. חוות הגידול בבניינים מסתמכות על תאורה מלאכותית ודורשות טמפרטורה ולחות מדויקות.
פיתוח שוק החממות העולמי דורש שילוב רשתות חשמל עצמאיות על מנת לעמוד בדרישות החשמל הגדלות . טורבינות ליצור חשמל עצמאי חדרו כבר לשוק החממות בארצות הברית. בקנדה ואירופה נתח השוק שלהן גדול במיוחד בשל הדרישה הגבוהה לגידול מזון באזורים קרים. אולם ארוכה הדרך לשילוב מלא של רשתות חשמל עצמאיות כאלה בחממות ובחוות גידול אנכיות באזורים אורבניים. אם מקבלי ההחלטות מעוניינים שלא לעמוד מול מציאות של משבר תזונתי במדינתם, עליהם לפעול על מנת לקדם את רשתות החשמל העצמאיות לפיתוח חממות אשר יספקו מזון לאורך כל השנה.
הכותב הוא מנכל טורבוג’ן
