Vaihtoehtoisia järjestelmiä kasvihuoneiden lämmittämiseen vihannesten ja tuoreiden yrttien kasvattamiseen talvella.
Fossiilisten polttoaineiden hintojen nousun sekä hiilidioksidi- ja muiden epäpuhtauksien päästöjen rajoitusten seurauksena on tarvetta löytää vaihtoehtoisia järjestelmiä kasvihuoneiden lämmittämiseen vihannesten ja tuoreiden yrttien viljelyä varten talvella. Yksi mahdollinen vaihtoehto on käyttää aurinkoenergia. Kasvihuoneiden lämmittäminen yöllä aurinkoenergialla vaatii useiden komponenttien yhdistelmän, joka perustuu seuraaviin periaatteisiin: 1. energian imeytyminen auringosta (päivän aikana), 2. energian varastointi ja energiahäviöiden välttäminen ympäristöön ja 3. käyttää energiaa yöllä.
Aurinkoenergian imeytymistä lisätään peittämällä maaperä läpinäkyvällä muovilevyllä. Kostutetulla maaperällä on kyky varastoida suuri määrä lämpöenergiaa. Lisämenetelmä aurinkoenergian imemiseen ja varastointiin on sijoittaa kasvihuonetunneleihin vaaka- ja pystysuuntaisia läpinäkyviä PE (polyeteeni) vesiputkia (kuvat 3 ja 4). Mustan PE:n käyttö vesiputkien rakentamiseen mahdollistaa suuremman lämmön imeytymisen kuin yleisesti käytetyt läpinäkyvät putket.
Kasvihuoneen suuntaus voi myös lisätä aurinkoenergian imeytymistä. Itä-länsisuuntainen sisäänkäyntitunneli imee huomattavasti enemmän energiaa kuin vastaava pohjois-eteläsuuntainen rakennelma. Itsekantavien pystysuorien vesiputkien sijoittaminen pohjoispuolelle "vesiseinäksi" lisää energian imeytymistä ja varastointia, mikä nostaa kasvihuoneilmiön yölämpötilat jopa 16 C0:een Israelissa paikallisesta säteilystä ja ilmasto-olosuhteista riippuen.
Energiahäviöitä ympäristöön vähennetään peittämällä kasvihuone kaksinkertaisella muovilevykerroksella IR-tukolla, ilmaraolla levyjen välissä tai käyttämällä lämpösuojuksia tai eristyspeitteitä. Auringonlaskun jälkeen kun lämpöä ei enää kerry, vesiputket ja maaperä vapauttavat lämpöenergiaa kasvihuoneen tilavuuteen.
Näiden periaatteiden vastaavia käytännön sovelluksia käytetään muualla maailmassa. Paikoin Kiinaa aurinkoenergia varastoidaan paksuun muta- tai savitiilistä tehtyyn seinään. Israelissa olemme soveltaneet näitä periaatteita basilikan viljelytunneleissa. Näiden komponenttien yhdistelmä on antanut meille mahdollisuuden kasvattaa basilikaa (kesäsato) talvella ja samalla lisätä tuotantoa, ehkäistä kasvitautia ja parantaa laatua samalla kun vähennämme kustannuksia ja kasvihuonekaasupäästöjä.
Vaakavesiputkien käyttö ei ole uusi menetelmä, sillä sitä kokeiltiin vuosia sitten. Vaikka vaakasuorat putket lämmittävät jossain määrin kasvihuonetta, ne sijaitsevat kasvihuoneen pahimmassa paikassa, kylmimmässä ja varjoisimmassa paikassa ja ovat alttiina mekaanisille vaurioille. Ainutlaatuinen ratkaisu vesiputkien sijoittamiseen pystysuoraan on hyvä ja tehokas ratkaisu vaakasuuntaisten vesiputkien ongelmiin. Ne seisovat itsenäisesti niitä ei tue kasvihuonerakenne. Niissä on jäykkä runko, joka on valmistettu metallilevyholkista, tai ne on tuettu metallilankaverkosta valmistetulla holkilla.
Pystyputket ovat alttiina auringolle, eivätkä ne ole kasvihuoneen työntekijöiden tiellä. Kasvihuoneeseen on mahdollista varastoida paljon suurempi määrä vettä, mikä mahdollistaa suuremman lämpöenergian varastoinnin. Pystyputkien oikea sijoittaminen vähentää varjostusongelmia talvella ja soveltuu moniväliisiin kasvihuoneisiin ja pohjois-eteläsuuntaisiin kulkutunneleihin.
Tunnelin suunnalla on suuri vaikutus aurinkoenergian imeytymiseen. Itä-länsi-suunnan ansiosta kasvihuoneeseen pääsee paljon enemmän auringonvaloa. Talvella, kun aurinko on matalalla, auringon säteet osuvat pohjoiseen etelään suuntautuvan walk-in tunnelin muovipäällysteeseen terävässä kulmassa. Tämän seurauksena osa säteestä heijastuu. Itä-länsi-suuntaan osuvat auringonsäteet ovat lähes suorassa kulmassa, jolloin tunneliin pääsee paljon enemmän valoa, mikä johtaa korkeampiin satoihin.
Tämä tieto antoi tietä "Eden"-kasvihuoneen kehittämiselle ja rakentamiselle. Kasvihuone "Eden" on suunnattu idästä länteen ja pystyputket sijaitsevat pohjoispuolella. Ne muodostavat "vesimuurin". Tämän sijainnin etuna on, että sato ei ole varjostettu eikä työntekijöille aiheudu fyysistä häiriötä. Tunnelissa voidaan pitää suhteellisen suuri määrä vettä (8 m3 vettä 30 m pituisessa kävelytunnelissa). "Vesemuuri" imee aurinkoenergiaa suhteellisen kuumina päivinä ja vapauttaa lämpöä yöllä, mikä luo optimaaliset lämpötilat kasvinviljelylle.
Syynä veden käyttämiseen putkissa on veden korkea ominaislämpö verrattuna muihin materiaaleihin. Vettä on saatavilla, eikä se saastuta maaperää, jos putket ovat vaurioituneet. Yöllä otetussa lämpökuvassa näkyy vesiseinämään varastoitunut lämpö ja vaikutus kasvin lämpötilaan. Basilikasadon talvisato oli merkittävästi korkeampi vesimuurilla varustetuissa tunneleissa.
Lopuksi kehitimme yksinkertaisen, kestävän, saastumattoman ja päästöttömän järjestelmän kesäkasvien kasvattamiseen talvella nostamalla lämpötilaa pelkällä aurinkoenergialla. Israelissa on mahdollista kasvattaa basilikaa talvella käyttämällä: PE-multaamista, vesiputkia, lämpöseuloja ja kaksinkertaista PE-päällystemateriaalia. Parhaat tulokset saavutettiin käyttämällä itä-länsisuuntaisen tunnelin pohjoispuolella olevaa mustaa PE-vesiputkia.
Tunnelin suuntaaminen itä-länsisuunnassa on huomattava etu pohjois-etelä-suuntaisiin tunneleihin verrattuna. Tämä menetelmä mahdollisti basilikan kasvattamisen talvitaudeista ilman sienitautien kemiallista ruiskutusta. Ilmasto-olosuhteista riippuen on mahdollista käyttää vain joitain edellä mainituista menetelmistä korkean ja erinomaisen laadun tuottamiseksi.