21.4 Оценка типологий и возможных применений

Фактическая производительность аквапонных ферм зависит от многих конкретных факторов. Некоторые предварительные выводы о преимуществах, трудностях и возможном применении типологий приложений можно сделать из сравнения сравнительно небольшого набора тематических исследований. Для установления корреляции между типом изоляции, географическим местоположением и коммерческим успехом потребуется провести эмпирическое исследование более значительного числа существующих тематических исследований.

_Среднетехнологичные теплицы предлагают коммерчески осуществимый вариант для аквапонных операций только в умеренном климате с мягкой зимой и умеренным летом, из-за ограниченности возможностей контроля окружающей среды. В местах, где не требуется много отопления и охлаждения, фермы, использующие эту типологию теплиц, могут работать ресурсоэффективным образом с меньшими авансовыми инвестициями в их корпус. Эти фермы, как правило, работают с меньшим бюджетом и включают в себя резервуары для рыбы в той же теплице, что ограничивает их выбор видов рыб теми, у кого высокая температурная устойчивость, и привлекает их коммерческое внимание к производству салата, листовой зелени и трав.

Пассивные солнечные теплицы полагаются на пассивные системы, в частности использование тепловой массы, для контроля внутреннего климата. Применение данной типологии для аквапонных систем выгодно, так как большой объем воды в емкостях для рыб обеспечивает дополнительную тепловую массу. В силу своей энергоэффективности они часто используются в северных широтах, где традиционные теплицы требуют высокого уровня дополнительного нагрева. Однако эксплуатация теплиц в этих регионах зависит от использования дополнительного освещения из-за низкого уровня освещенности и коротких часов дневного света в зимний сезон. Хотя пассивные солнечные теплицы в Европе и Северной Америке в настоящее время используются в небольших экспериментальных масштабах, более общее успешное применение этих односклонных, энергоэффективных теплиц на 1,83 млн. акров (0,74 млн. га) сельскохозяйственных угодий в Китае показывает, что эта типология может быть успешно реализована в больших масштабах (Gao et al. 2010).

Высокотехнологичные теплицы, особенно крупные системы в стиле Венло, соединенные желоба, являются отраслевым стандартом для коммерческого гидропонного производства. Крупнейшие хорошо финансируемые коммерческие аквапонные фермы используют эту типологию для своих гидропонных систем выращивания в сочетании с отдельным корпусом для своей инфраструктуры аквакультуры. Эта установка гарантирует высочайший уровень экологического контроля, а также урожайность сельскохозяйственных культур и рыб. Технически, этот тип теплицы может эксплуатироваться в любом месте, при условии, что получаемый доход покрывает высокие энергетические и эксплуатационные расходы в экстремальных климатических условиях. Однако в некоторых северных широтах этот тип операций может быть нечувствительным к окружающей среде из-за острой потребности в отоплении и дополнительном освещении. Точный экологический след высокотехнологичной теплицы может быть оценен только по каждому проекту и зависит главным образом от качества источников энергии, используемых для дополнительного тепла и света.

Большинство теплиц на крыше представляют собой высокотехнологичные теплицы в стиле Венло, построенные на крышах. Несмотря на аналогичные преимущества и трудности, строительство теплиц на крыше стоит еще дороже, чем обычных высокотехнологичных теплиц, в первую очередь из-за строительных норм и архитектурных требований. Структурная система теплиц на крыше часто имеет чрезмерные размеры в соответствии со строительными нормами для коммерческих офисных зданий, которые являются более строгими, чем требования к строительным нормам, предъявляемым к сельскохозяйственным сооружениям. Кроме того, аквапонные операции на крышах требуют дополнительной инфраструктуры для доступа к крыше и соблюдения правил пожара и выхода, что привело к созданию спринклерного оборудования-теплицы в недавнем примере (Proksch 2017). Наиболее перспективным видом применения теплиц на крыше является поверх принимающих зданий в городских центрах. Городские крыши часто обеспечивают широкий доступ к солнечному свету, который необходим для эффективного функционирования теплиц — ресурс, который обычно отсутствует или, по крайней мере, не является постоянным из-за затенения, на уровне земли в плотных городских районах (Ackerman 2012). При целенаправленном проектировании принимающие здания могут предложить другие ресурсы, такие как выхлопное тепло и COSub2/Sub, которые могут сделать работу фермы аквапоники на крыше более возможной. Этот тип интеграции с принимающим зданием может генерировать энергетические и экологические синергические связи, которые улучшают производительность как теплицы, так и здания принимающей стороны.

img src=» https://cdn.farmhub.ag/thumbnails/4a30cd17-4777-4bb6-bbdf-2b9aad15b807.jpg “style=“зум: 75%;»/

Рис. 21.10 Корпус для аквапоники INAPRO с двумя секциями, непрозрачный для рыб и теплица для растений (Мурсия, Испания)

_Помещения для растущих помещений полностью зависят от искусственного освещения и активных систем управления обогревом, охлаждением и вентиляцией, что приводит к высокому уровню энергопотребления, воздействию на окружающую среду и эксплуатационным затратам. Эта типология наиболее применима в районах с холодными зимами и короткими вегетационными сезонами, где естественное воздействие солнечного света и теплоотдачи является низким, а для эксплуатации коммерческой аквапоники необходимы обширные добавки. Использование непрозрачного корпуса обеспечивает высокий уровень изоляции, что снижает потери тепла в зимние месяцы и обеспечивает автономию от внешних перепадов температуры. Помимо зависимости от электрического освещения, рост в помещениях превышает производительность теплиц, измеряемую в других ресурсах, таких как вода, COSub2/Sub и площадь земель (Graamans et al. 2018). Кроме того, производство на единицу земельной площади может быть значительно выше за счет использования уложенных систем выращивания. Что касается городской интеграции аквапоники в городах, то помещения для выращивания позволяют адаптировать повторное использование промышленных зданий и складов, что может снизить первоначальные расходы на строительство ограждения и поддержать интеграцию аквапонических ферм в недостаточно обслуживаемых районах.

Проект Innovative Aquaponics for Professional Application (INAPRO, 2018) включал сравнение тех же самых современных аквапонических систем и тепличных технологий на ряде объектов в Германии, Бельгии и Испании. Система аквапоники, расположенная в Китае, была размещена в пассивной солнечной теплице. На объектах по аквапонике ИНАПРО в Европе используется стеклянная теплица для производства растений и промышленный компонент для резервуаров для рыбы и фильтровальных установок (рис. 21.10). Проект ИНАПРО свидетельствует о том, что парниковые технологии должны быть адаптированы и выбраны в соответствии с местными климатическими условиями. Испанская команда INAPRO обнаружила, что выбранный корпус хорошо подходит для более холодных регионов Северной Европы, но не более теплых, средиземноморских регионов в южной Европе. Это замечание подчеркивает важность проведения дополнительных исследований по вопросу о характеристиках типологий теплиц для продвижения коммерческой аквапоники.

Хотя сопоставление различных типологий позволяет выявить определенные показатели эффективности между типологией, местоположением и инвестициями (таблица 21.3), для всестороннего понимания эффективности фермерских хозяйств и воздействия на окружающую среду необходима более надежная система анализа и проектирования корпусов фермерских хозяйств.