Skip to main content

Projecte H2020 TheGreefa: Fluids termoquímics en cultius dhivernacle.

  • Tipus Projecte
  • Estat Firmado
  • Execució 2020 -2024
  • Pressupost assignat 4.029.238,13 €
  • Àmbit Europeo
  • Font principal de finançament H2020
  • Web del projecte TheGreefa
Descripció

L'agricultura d'hivernacle i els sistemes de recuperació d'aigua amb alt consum energètic requereixen noves aplicacions innovadores per reduir-ne el consum.

Aquests fluids absorbeixen el vapor d'aigua de l'aire, convertint la calor latent en calor sensible. La força impulsora necessària per a aquests processos és la calor a baixa temperatura, com la calor solar o la calor residual.

Objectius

Aquest projecte té com a objectiu una nova tecnologia per a calefacció, refrigeració, control de la humitat de lʻaire i recuperació dʻaigua en hivernacles, així com per lʻassecat de productes agrícoles utilitzant principis de conversió termoquímica basats en l`ús de solucions salines (fluids termoquímics).

L'efecte comú a totes les aplicacions és la propietat higroscòpica dels fluids termoquímics, que permet l'absorció de vapor d'aigua de l'aire, alliberant així la calor sensible involucrada en el canvi de fase.

La tecnologia permet (1) utilitzar potencials inexplorats de calor solar i residual a nivell de granja, (2) convertir i emmagatzemar la calor en potencial termoquímic sense pèrdues tèrmiques i (3) utilitzar el potencial mitjançant la reconversió del potencial en calor dins de les aplicacions esmentades anteriorment.

En dos demostradors diferents al clima d'Europa Central (calefacció) i al clima mediterrani (refrigeració, recuperació d'aigua i dessalinització), la tecnologia es provarà, desenvoluparà i difondrà. Les proves de laboratori exploraran els processos i els materials involucrats, inclouran proves d'assecatge de materials i d'interaccions entre diferents aplicacions. El desenvolupament de coneixements millorats sobre el modelatge dels processos involucrats, la simulació i el control d'aplicacions específiques i el desenvolupament d'estratègies de control són tasques addicionals que proporcionaran una brillant visió del nou enfocament. Es desenvoluparan estratègies per portar la tecnologia al mercat.

Les aplicacions termoquímiques a l'agricultura tenen el potencial de reduir significativament el consum d'energia al control climàtic dels hivernacles, així com a l'assecatge de cultius, i proporcionaran una alternativa a la dessalinització de l'aigua amb ús intensiu d'energia a regions àrides. L'absorció, la conversió i l'emmagatzematge de la calor solar dels hivernacles fins i tot ofereix la perspectiva de convertir l'horticultura intensiva protegida d'un mètode que consumeix energia/aigua a un mètode de producció d'energia/aigua, permetent assegurar l'important mercat de producció i processament d'aliments i estendre'l a noves regions.

Resultats

La solució d'humitat proporciona eficiència energètica a l'hivernacle Una nova tècnica per deshumidificar i escalfar hivernacles podria ajudar a aconseguir estalvis d'energia importants i oferir potencial per a altres aplicacions d'ús final, com els gimnasos. L'agricultura d'hivernacle permet als productors cultivar en condicions òptimes, maximitzant la calor i la llum solar per perllongar les temporades de creixement normals.

Tot i que aquest procés ofereix nombrosos beneficis, els agricultors encara enfronten dificultats per aconseguir l'eficiència energètica. Un desafiament important, per exemple, és la ventilació: la transpiració natural de les plantes genera humitat. «Molts hivernacles obren les finestres per reduir aquesta humitat», explica Serena Danesi, coordinadora del projecte The Greefa, de la Universitat de Ciències Aplicades de Zuric (Suïssa). «No obstant, això implica una pèrdua de calor i aigua. Cal molta energia per compensar les pèrdues causades per la ventilació». Absorbint la humitat de l'aire L'objectiu de TheGreefa era desenvolupar un sistema que reduís els costos energètics recuperant calor i aigua de l'aire, mantenint alhora unes condicions òptimes a l'hivernacle. Per això, va ser fonamental la prova pilot d'una solució salina amb clorur de magnesi. Aquesta solució absorbeix la humitat de l'aire causada per la transpiració de les plantes i el procés d'absorció allibera calor.

El sistema funciona segons el mateix principi que un simple humidificador domèstic a base de sal que es col·loca al soterrani. «No obstant, arriba un moment en què la solució absorbeix massa humitat i es dilueix», afegeix Danesi. «Per regenerar-la, només cal escalfar-la suaument. Això es pot fer fora de l'hivernacle en qualsevol moment. El que queda és el concentrat, que es pot reutilitzar». Aquest procés circular requereix energia a baixa temperatura per funcionar; energia que, altrament, no s'utilitzaria. A més de l'energia solar, una altra opció, assenyala Danesi, podria ser reciclar la calor generada per una activitat d'alt consum energètic, com ara un centre de dades. Reducció de pèrdues denergia tèrmica.

El sistema de solució salina es va provar en hivernacles de Suïssa i Tunísia. L'equip necessari és relativament senzill: un depurador o una columna de plàstic, juntament amb components de bomba i ventilador. "Aquí a Suïssa, aconseguim operar la nostra planta de demostració automatitzada durant un any", afirma Danesi. "Demostrem que elimina la necessitat de ventilació exterior. Com a resultat, es van reduir les pèrdues d'energia tèrmica. A més, durant el procés d'absorció s'allibera energia tèrmica, que es pot utilitzar per escalfar l'hivernacle". Un altre avantatge d'aquest sistema, segons Danesi, és que la solució salina es pot regenerar amb calor a baixa temperatura i emmagatzemar-se.

Això vol dir que es pot separar de les operacions diàries de l'hivernacle i utilitzar-se només quan sigui necessari. Piscines, processos d'assecatge i edificis històrics Danesi i el seu equip esperen que la seva innovació ajudi el sector europeu de l'agricultura d'hivernacle a assolir una eficiència energètica significativa. El procés d'absorció, que produeix aire sec, també es va aplicar a productes secs com ara herbes i fruites. "Els hivernacles van ser el cas de prova ideal per a aquesta tecnologia a causa de la humitat de l'aire", assenyala Danesi. "Altres possibles usos podrien incloure gimnasos, piscines i edificis històrics, on l'aire també és molt humit i cal deshumidificar". Les diferents aplicacions esmentades anteriorment també es poden integrar en xarxes innovadores d'energia urbana.

L'equip està buscant socis industrials per ampliar la tecnologia i crear consciència al mercat. "La tecnologia en si no és complexa", diu Danesi. "No obstant, cal comprendre com funciona el sistema. Aquest és el principal desafiament per portar-la al mercat".

Coordinadors
  • ZURCHER HOCHSCHULE FUR ANGEWANDTE WISSENSCHAFTEN (ZHAW)