6. Co2 оптимизация

Влияние CO2 на рост чрезвычайно важно. Оптимальная доза может быть рассчитана на основе моделей фотосинтеза. Чтобы использовать их, существенны правильные климатические и Урожайные данные. Фотосинтез, и, следовательно, поглощение CO2, могут быть рассчитаны достаточно точно, используя излучение, температуру воздуха, концентрацию CO2 и индекс листа культуры. Оптимальная концентрация CO2 определена ее стоимостью и прибылью. Стоимость составлена из цены CO2, количества, необходимого для поддержания требуемой концентрации и дополнительного сбора урожая и сортировки действий. Урожай зависит от фактического избыточного производства и аукционной цены.

Каждый день и каждый час в день является различными. Климат внутри и снаружи теплицы постоянно изменяется с подобным эффектом на стоимость и прибыль. Когда солнечно, более высокая концентрация CO2 имеет главное воздействие на фотосинтез, но одинаково CO2 потеря высока из-за высокой вентиляции. Эффект повышения концентрации и на фотосинтезе и на

потере вентиляции является маленьким в пасмурный день в июне. Итак, какая же оптимальная концентрация? Использование модели оптимизации обязательно, чтобы гарантировать, что оно может быть правильно рассчитано. Эта секция кратко объясняет основные концепции, которые являются важными для оптимизации, и для чего используется модель оптимизации. Она также показывает некоторые результаты.

Эффективность

Эффективность дозирования – отношение между поглощением CO2 и дозированием CO2. Эффективность дозирования зависит от поглощения CO2 и потери вентиляции. Поглощение CO2 главным образом зависит от количества листа и излучения, как описано в главе 2. Потеря вентиляции главным образом определена различием в концентрации между внутренней и внешней частью и нормой вентиляции, также определенной излучением (см. секцию 4.3).

Эффективность понижается, если используется более высокая концентрация. Фактически потеря CO2, вызванная вентиляцией, увеличивается в соответствии с различием концентрации между внутренней и внешней частью, тогда как поглощение CO2 урожаем не увеличивается в соответствии с увеличением концентрации.

Различия между культурами

Цифры в таблице 14 и цифра 13 могут быть применены к различным культурам, поскольку здоровый лист имеет то же поглощение CO2 на единицу области поверхности листа в огурцах, помидорах или перцах. Могут быть различия в поглощении CO2 между культурами, так как некоторые культуры имеют больше листьев, чем другие. Если область поверхности листа больше, чем 3 м² листа на м² почвы (индекс листа = 3), CO2 поглощение едва увеличится вообще. С индексом листа ниже 2 CO2 поглощение понижается весьма драматично. Это имеет двойной отрицательный эффект на эффективность CO2. Меньше CO2 поглощено растениями и есть меньше испарения из-за маленькой области поверхности листа. В теплице происходит меньше охлаждения из-за испарения и, в результате, вентили открываются шире и больше CO2 выходит из теплицы.

В помидорах поверхность листа – часто вокруг критической величины 2 летом. Растение зрелого огурца имеет поверхность листа 3. И баклажаны, и перцы имеют индекс листа, который изменяется между 3.5 и 6 летом. В перцах в особенности область поверхности листа может быть очень обширна.

Климат-контроль представляет другое главное различие между культурами. Баклажаны, например, выдержат намного высшие температуры в течение дня, чем большинство других растений. Это означает, что меньше CO2 потеряно через вентиляцию. С прохладными культивированными культурами, типа courgettes и фризиас, больше CO2 потеряно из-за увеличенной вентиляции, и часто меньше дымоходного газа CO2 доступно, так или иначе.

Увеличение производства и урожай

Чтобы узнать урожай увеличения в поглощении CO2, оно должно быть конвертировано в данные производства. Это сделано следующим образом:

Растение производит приблизительно 1/2 грамм сухого материала на грамм поглощенного CO2. В огурцах, помидорах и баклажанах 70 % этого сухого материала посылаются плодам. В перцах это немного меньше, приблизительно 65 %. Большие различия производства между культурами главным образом вызваны сухим содержанием материала плодов. Огурец содержит от 3 до 3.5 % сухого материала, помидор – от 5.5 до 6 %, баклажан – 7 до 7.5 % и красный перец – 8.5 %. Когда это конвертировано, один грамм поглощенного CO2 производит 11 грамм огурца, 6 грамм помидора, 5 грамм темно-лиловый или 4 грамма красного перца. Эта норма производства должна быть умножена на цену, которую производитель надеется получить за продукт. То же самое вычисление может быть применено к декоративным культурам, таких как роза. В зависимости от системы культивирования 70%-ый сухой материал используется для цветущих стеблей в розах. Собранный стебель содержит 25% сухого материала. Это означает, что один грамм поглощенного CO2 подает от 1.4 до 1.6 г к стеблям. Избыточная цена для более длинных и/или более толстых стеблей должна покрыть стоимость CO2.

Цифра 13. Оптимизация CO2 на пасмурный и солнечный день в июне

Роль компьютера

Компьютер использует различные модели, чтобы постоянно балансировать затраты и прибыль. Используя излучение и размер культуры, компьютер оценивает текущий фотосинтез на основе модели фотосинтеза. Потом это используется, чтобы вычислить производство. Модель теплицы также используется, чтобы вычислить вентиляцию или затраты на дозирование. Концентрация CO2, чтобы дать максимальную прибыль, может быть определена, балансируя эти модели друг против друга. Цифра 13 показывает пример контроля оптимизации в солнечный и облачный день. Это базируется при дозировании с чистым CO2. К примеру, оптимальная матрица концентрации линий фактически та же самая в оба дня, но есть различие в потреблении CO2. Программа оптимизации может использоваться фактически разу. Чтобы использовать ее для практического применения, важно определить правильную потерю вентиляции, поскольку недооценка или переоценка привели бы к вычислению чрезмерно высоких или низких концентраций. Более точная формула для того, чтобы вычислять вентиляцию с широкими открытыми вентилями была разработана в 1998.

Пример

Таблица 14 показывает вычисления за два дня в июне, солнечный день и пасмурный день. Ночи все еще весьма холодны, так что буфер заполняется в течение дня и нагревание продвигается кратко утром. Теплобуфер 100 м³ на га имеет достаточную вместимость хранения для дозирования приблизительно 125 г на м² в течение дня. Модель использовалась, чтобы вычислить, что, вместе с CO2, выпущенным в течение нагревания в солнечный день, может быть достигнута концентрация между 400 и 450 ppm (доза 128-198 г на м²). Концентрация CO2 теперь дозаправляется, используя чистый CO2, дозированный от 450 до 500 ppm. В солнечный день это обеспечивает 5 г дополнительного CO2 на м², но 66 г больше потеряны через вентили. Требуемое количество CO2 повышается от 198 до 269 г, что является 71 г дополнительного чистого CO2. Эффективность понижается от 33 % при 450 ppm к 26 % при 500 ppm. Дополнительные 5 г CO2 приводят к 20 г красного перца, например. Доза может быть прибыльной, если 20 г перца дают больше, чем 71 г стоимости CO2, то есть цена кг перца должна быть больше, чем 3.5 раз цены кг CO2.

Таблица 14. Поглощение и потеря CO2 с различными концентрациями в солнечный и пасмурный день в июне. Цифры были рассчитаны на основе научной модели.

В пасмурный день результаты являются различными. В этом случае увеличение с 450 до 500 ppm стоит дополнительно 32 г и дает только 1 г на м² дополнительного CO2 поглощения. Нет достаточного света, чтобы производить больше. Соответственно требуются 86 или 118 г CO2. Урожай понижается от 24 до 19 %. Урожай ниже в течение пасмурной погоды, но требуется меньше CO2. Если конвертировано, производится 4 г дополнительного перца. В этом случае перцы должны дать к 8 разам стоимости CO2. Однако это вычисление – для чистого CO2. В пасмурный день очень вероятно, что достаточный (свободный) CO2 выпущен в течение нагревания, в каком случае это вычисление не применяется. Можно сделать вывод, что главный фокус должен быть в солнечные дни. Это – то, где могут быть достигнуты существенные увеличения производства. В течение высокого дня с большим излучением даже со значительной вентиляцией высокие дозы могут быть оправданы, обеспечивая здоровые культуры.