Energetická náročnost aquaponického setu

Aquaponický způsob pěstování zeleniny a chovu ryb výrazně snižuje spotřebu vody oproti konvenčním způsobům hospodaření, eliminuje používání pesticidů a umožňuje lepší kontrolu produkce. Na druhé straně mince se však nachází zvýšená spotřeba energie na provoz aquaponické farmy. To platí zejména u farem umístěných ve vnitřních prostorech, kde je nutný osvit pěstební části aquaponické farmy.

V poslední době bylo vyvíjeno nemalé úsilí spotřebu energie v aquaponických systémech monitorovat a následně optimalizovat. Optimalizaci energetického hospodářství farmy lze provést jak snižováním spotřeby energie, tak modernizací výroby energie ve prospěch nízkoemisních zdrojů, z nichž některé již byly představeny v rámci článku Potenciální integrace aquaponie s dalšími systémy. Výsledkem optimalizačního procesu je pak aquaponie, která dominuje nad konvenčním způsobem pěstování zeleniny nejen na poli úspory vody a eliminace pesticidů, ale také jako bezemisní způsob produkce potravin, bez spotřeby pohonných hmot potřebných v konvenčním zemědělství na provoz farmy.

Jakožto prvotní fáze optimalizačního procesu byl v jedné části aquaponické farmy v Přáslavicích proveden monitoring spotřeby elektrické energie. Na obrázku jsou shrnuty výsledky měření spotřeby elektrické energie typového aquaponického setu. Graf ukazuje očekávaný trend, a to dominanci spotřeby energie na osvit rostlin. Z celkové denní spotřeby elektrické energie – necelých 46 kWh – zaujímá osvit rostlin a ryb 80,8 %, což odpovídá 37 kWh za den. Je tedy zřejmé, že prioritou je optimalizovat rychlost růstu rostlin vůči intenzitě osvětlení a s ní spojenou spotřebou energie.

Velikost typového setu, v rámci testovací části aquaponické farmy, ke kterému jsou tato data vztažena, odpovídá rybí nádrži o objemu 2200 l vody a čtyřem pěstebním blokům, každý o objemu 800 l vody a rozměru 5,5 m2. To odpovídá maximálně 120 kg ryb a 400 pěstebním pozicím. Zajímavý je pak přepočet energetické náročnosti procesu na výstupní jednotku, kterou je jeden kus zeleniny. Na jednu plodinu pak vychází denní spotřeba elektrické energie 0,115 kWh, což pro srovnání odpovídá 3 minutám ohřevu vody v rychlovarné konvici.

Tuto kalkulaci uvádíme jako demostrativní a má zdůraznit myšlenku, které je třeba se při plánování farmy věnovat. Ukazuje čísla, jichž standardně dosahuje farma bez optimalizace energetické bilance.

Je tedy nutné, aby firma řešící stavbu aquaponické farmy nebo osoba, která si staví farmu věnovala energetické bilanci patřičnou pozornost. Z vlastní zkušenosti z našich seminářů a konzultací víme, že tomu tak není vždy a u všech dodavatelů. Výsledkem toho je překvapený zákazník, který nedosahuje výsledků, které mu dodavatel pro běh farmy sliboval.

Při plánování farmy je třeba vzít v potaz také náklady na tepelnou energii. Výhodou naší aquaponické farmy v Přáslavicích je nulová spotřeba energie na ohřev či chlazení vzduchu v pěstební části farmy díky umístění v podzemních prostorech s kvalitní izolací. Malé ztráty tepla jsou pak pokryty tepelnou energií z LED osvětlení.

V článku Uspořádání aquaponického systému byly naznačeny ideální uspořádání jednotlivých komponent aquaponického systému. Snížení počtu čerpadel z aktuálních 2 na minimální 1 čerpadlo by došlo k denní úspoře 1 kWh. Vzduchování a ventilace jsou nutnou součástí systému a úspora energie na těchto zařízeních může mít negativní dopad v podobě tvorby plísní u rostlin, nedostatek kyslíku u ryb a nedostatek kyslíku pro aerobní bakterie ve filtrační části systému.

Významným výstupem měření je taktéž poměr fotosynteticky aktivního záření (PAR) vůči výkonu světel. Během našeho provozu a experimentech s PAR senzorem vyšla najevo závislost: 1 W LED osvětlení odpovídá 1 umol.m-2.s-1 hustoty toku fotosynteticky aktivních fotonů (PPFD), který reflektuje pouze fotony s vlnovou délkou v rozmezí 400 až 700 nm. Tento poměr je velice důležitý při dimenzování osvětlení pěstební části farmy a znalosti optimálního PPFD u jednotlivých rostlin.

Významným faktorem v rámci efektivního nakládání se světelnou energií je taktéž odrazivost povrchů v pěstební části systému. Maximalizace odrazivosti světla zpět na listy rostlin je další opatření, které vede ke snížení energetické náročnosti aquaponických farem.

Nevíte-li si rady s touto problematikou, neváhejte se na nás obrátit a my vám rádi pomůžeme.