Оборудование для вертикальных ферм. Вертикальные фермы: в будущем каждый сможет выращивать пищу дома. Девятиметровые стеллажи обеспечивают выращивание зелени весом в три "Мрии"
Вертикальная ферма — это относительно новое понятие, охватывающее достаточно широкий комплекс сельскохозяйственных технологий и архитектурно-строительных конструкций. Под вертикальной фермой сегодня может пониматься как обычная теплица, в которой растения располагаются в несколько ярусов, так и специальное многоэтажное сооружение — вплоть до 100-120 метровых небоскребов. Второй вариант, пока достаточно концептуален, однако предпосылки к его реализации в самом ближайшем будущем уже имеются.
В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.
Основные направления развития вертикальных ферм
Вертикальные фермы и их устройство подразумевают использование различных инновационных технологий, повышающих урожайность и увеличивающих ежегодное количество сборов урожая. Как правило, для выращивания растений, кроме, традиционных методов, могут использоваться вертикальные гидропонные фермы или аэропонные.
Параллельно с развитием технологий вертикального выращивания растений, вертикальные теплицы становятся более энергоэффективными и частично независимыми от внешних энергоресурсов. В том числе:
- максимально используются энергосберегающие строительные конструкции — в первую очередь, технологии остекления (многослойные стеклопакеты, специальные теплосберегающие пленки, исключение мостиков холода, эффективная теплоизоляция и т.д.);
- использование альтернативных источников электроэнергии, главным образом, солнечных панелей;
- внедрение установок для получения биогаза;
- сбор и использование дождевых вод;
- значительное снижение потребности растений в воде (до 70%) посредством внедрения технологий гидропоники.
Кроме этого, компактность и эстетический внешний вид позволяют размещать вертикальные фермы в границах города, и, более того — непосредственно у конченого потребителя — в жилых районах, рядом с крупным предприятиями питания и т.п. Современные концептуальные разработки, которые в самое ближайшее время будут реализованы, могут служить в, том числе, для озеленения и повышения архитектурной выразительности существующей городской застройки.
Центральный пролет сооружения перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.
Проект вертикальных ферм в Роменвилле
Государственный жилищный фонд французского города Роменвилль в 2016 году провел конкурс проектов многоярусных теплиц, которые, кроме своего прямого функционального назначения, хорошо бы вписывались в сложившуюся архитектуру городских районов.
По результатам конкурса победил вертикальной фермы проект парижского архитектурного бюро Ilimelgo. В отличие от футуристических концепций вертикальных ферм, которыми в настоящее время заполнен интернет, проект Ilimelgo — абсолютно реален, прост в реализации и имеет относительно небольшой бюджет.
Разрез вертикальной фермы
Архитекторы предложили возводить здания простой формы — прямоугольные в плане со скатной кровлей. Сооружения решены в монолитном железобетонном каркасе, а в качестве ограждающих конструкций предусматривается энергоэффективное остекление из многослойного поликарбоната. Наружная часть железобетонных конструкций утеплена.
Конструктивные элементы вертикальной фермы
Ограждающие конструкции оборудованы устройствами, улавливающими дождевую воду и отводящими ее в подземный резервуар для последующего использования. В остеклении предусмотрены открывающиеся проемы для естественной вентиляции пространства, а также мобильные затеняющие сетки.
Здания имеют по три пролета. Крайние пролеты имеют перекрытия, на которых располагаются растения в стандартных контейнерах с грунтом. Центральный же пролет перекрытий не имеет и обеспечивает естественное освещение через прозрачную кровлю.
Визуализация внутреннего пространства вертикальной фермы
Актуальность вертикального фермерства
В настоящее время острой необходимости в массовом строительстве вертикальных ферм еще нет. Однако, в самом ближайшем будущем такая необходимость обязательно появится. Согласно прогнозам, уже к 2050 году население нашей планеты приблизится к отметке 10 миллиардов — и подавляющее большинство людей будет жить в мегаполисах.
Размещение ферм непосредственно у потребителя, в городах — это единственный способ избавиться от бесконечных транспортных потоков, обеспечивающих доставку продуктов с полей, а также — от необходимости организации их складирования и реализации. При этом, курс на энергоэффективность, энергонезависимость и автоматизацию процессов, позволит обеспечивать население качественной, свежей и дешевой сельскохозяйственной продукцией круглый год.
Сооружения оснащены многими атрибутами современных устойчивых конструкций
С осени 2016 года Кимбал Маск и его коллега Тобиас Пеггс планируют запустить проект Square Roots, который поможет начинающим бизнесменам освоить принципы ведения инновационного сельского хозяйства.
Предприниматели создадут вертикальные фермы внутри 10 морских контейнеров площадью около 29 кв. м каждый. В контейнерах будет выращиваться "органическая" зелень, и каждая мини-ферма будет находиться под управлением молодого предпринимателя. Подобная схема позволит начинающим бизнесменам получить опыт ведения сельского хозяйства и научит извлекать прибыль из этого бизнеса.
На вертикальной ферме Маска и Пеггса будет применена технология, используемая в стартапах Freight Farms и ZipGrow. Один контейнер Square Roots по урожайности соответствует 80 соткам сельхозугодий.
Вертикальная ферма имеет ряд преимуществ по сравнению с традиционным земледелием. На таких фермах расходуется на 80% меньше воды, чем на обычных. Важно, что вертикальные фермы позволяют выращивать свежую зелень прямо в пределах города, то есть в местах концентрации рабочей силы и потребителей.
Если Square Roots проявят себя хорошо, то подобные предприятия будут строиться в пределах Нью-Йорка и других городов США.
Вертикальные фермы могут стать новым перспективным видом технологического бизнеса в сельском хозяйстве. В настоящее время в США помимо Square Roots запущено несколько тестовых площадок, которые проверят коммерческий потенциал технологии.
В частности, крупные инвесторы, Goldman Sachs и Prudential Financial, вложили $39 млн. в вертикальную ферму AeroFarms в Ньюарке, США. Эта ферма, размещенная на складе, обещает стать крупнейшей вертикальной фермой в мире. С ноября AeroFarms планирует сотрудничать с поставщиком "органических" продуктов Farmigo и продавать зелень в продуктовых магазинах Нью-Йорка.
AeroFarms планирует выращивать 900 тонн свежей зелени в год без пестицидов и солнечного света. Это в три раза больше зелени, чем можно вырастить на традиционных сельхозугодьях сопоставимой площади. Ферма оснащена умной системой, контролирующей условиях на стеллажах с растениями: влажность почвы, уровень освещенности и другое. На фермах AeroFarms будет использоваться на 95% меньше воды и на 50% меньше удобрений, чем при традиционном растениеводстве. При этом можно будет позиционировать продукцию как "органическую", так как при выращивании не будут использоваться пестициды и гербициды, ведь внутри склада нет ни вредителей, ни сорняков.
Подобные проекты на стыке традиционной продовольственной индустрии и высоких технологий привлекают внимание инвесторов благодаря высокому коммерческому потенциалу, который может быть реализован в ближайшие годы. Экономия на логистике и высокая производительность могут стать основой успешного бизнеса вертикальных ферм.
Эта запатентованная Urban Produce «система вертикального выращивания с высокой плотностью размещения» снижает расходы топлива и другие издержки на транспортировку продукции, использует на 80% меньше удобрений по сравнению с традиционными способами выращивания и может сама получать воду для растений из влажного воздуха, рассказывает президент и генеральный директор компании Эдвин Хортон. «Конечная цель - стать полностью независимыми от энергосетей», – добавляет он.
AeroFarms построила вертикальную ферму площадью около 6500 кв. м в здании бывшего сталелитейного завода в Нью-Джерси. Там компания выращивает рукколу и другую листовую зелень методом аэропоники. Высота стеллажей достигает 11 м. AeroFarms получила более $50 млн от инвесторов, среди которых Prudential и Goldman Sachs. Компания поставляет свою продукцию в магазины нескольких штатов и рассчитывает, что ее система появится и в других городах по всему миру, говорит ее генеральный директор Дэвид Розенберг.
Такие фермы не могут полностью удовлетворить потребности городов в продовольствии, говорит Генри Гордон-Смит, управляющий директор Blue Planet Consulting Services, специализирующейся на разработке и управлении городскими сельскохозяйственными проектами. На вертикальных фермах выращивают в основном листовую зелень - такой продукт быстро оборачивается и обеспечивает денежный поток в бизнесе, постоянно требующем серьезных вложений. Выращивание других овощей и фруктов требует больше пространства и может не иметь экономического смысла, учитывая стоимость искусственного освещения, указывает Гордон-Смит. Вряд ли таким способом будут выращивать пшеницу, рис и другие подобные продукты - у них более длительный срок хранения, их проще складировать и доставлять издалека.
Запуск и работа городской фермы обходятся дорого. AeroFarms только предстоит стать прибыльной, Розенберг ждет, что это произойдет в ближайшие месяцы, после того как новая ферма позволит увеличить масштабы бизнеса. Urban Produce в этом году стала рентабельной, отчасти за счет акцента на особых продуктах, таких как микрозелень, говорит Хортон, основавший компанию в 2014 г. Компания FarmedHere, один из пионеров отрасли в США, в прошлом году закрыла свою ферму в окрестностях Чикаго и объединилась с другой компанией. По словам ее сооснователя Пола Хардеджа, успеху отчасти помешали регуляторные бюрократические барьеры, к тому же стоило размещать ферму подальше от центра города, чтобы сэкономить на аренде помещения.
Новые технологии улучшат экономику вертикальных ферм, надеется Гордон-Смит. Новые камеры, сенсоры и приложения для смартфонов помогают следить за ростом растений. Одна компания даже разрабатывает очки с функцией дополненной реальности, помогающие работникам ферм определить, какие растения готовы к сбору. «Будущее для вертикальных ферм выглядит блестящим, но если вы начинаете такой бизнес сегодня, будьте готовы к трудностям», – говорит Гордон-Смит.
Власти некоторых городов пытаются способствовать появлению городских ферм и облегчают регуляторные барьеры. Так, в мэрии Атланты в 2015 г. появилась должность директора по городскому сельскому хозяйству. Власти города предоставили кредит на развитие проекту BetterLife Growers: осенью в одном из районов Атланты появятся теплицы, где будут выращивать салаты и зелень в так называемых садах-башнях - толстых трубах, помещенных в большие баки. Питательной средой для растений станет субстрат на основе минеральной ваты. Компания рассчитывает, что ее проект создаст рабочие места для местных жителей, а первыми покупателями ее продукции станут местные школы и больницы.
Немецкая Agrilution разработала технологическое решение для выращивания зелени и овощей на любой кухне. В этом году она выпускает в продажу прибор, похожий на мини-холодильник. Он оборудован светодиодным освещением и автоматической системой полива, которой можно управлять со смартфона. Стартовая цена – 2000 евро, но компания рассчитывает, что в течение пяти лет производство и продажи станут действительно массовыми, что позволит снизить цену и сделать прибор доступным для большинства жителей развитых стран.
Австралийская Biofilta вывела на рынок свою модульную систему Foodwall, которую можно установить на балконе, крыше или заднем дворе. Для полива растений можно использовать дождевую воду, для удобрения – компост из пищевых отходов. Сооснователи компании разработали Foodwall, когда узнали, что, по прогнозам экспертов, к 2050 г. только 18% овощей и фруктов, потребляемых жителями Мельбурна, будет выращиваться в его окрестностях. «Мы были в шоке. А потом мы посмотрели на тенденции в других странах и поняли, что там происходит то же самое», – вспоминает генеральный директор Biofilta Марк Нойс.
Перевела Надежда Беличенко
Одним из возможных путей решения продовольственной проблемы будущего могут оказаться вертикальные фермы, расположенные непосредственно в мегаполисах.
С каждым годом площадь плодородных земель сокращается. Так, если в 1950 году на каждого человека приходилось около 0,52 га, то к 2050 году эта цифра будет составлять не более 0,19 га. Решить грядущие проблемы ученые пытаются различными способами: одни предлагают выращивать растения в пустынях, а другие – перенести фермы в города, дав толчок к развитию урбанистического "сельского" хозяйства.
Однажды во время одного из семинаров студенты пожаловались, что им надоел неустанный поток негатива и чувство бессилия. Тогда вместе с профессором они занялись проблемой выращивания растений на крышах манхэттенских многоэтажек. Этого им оказалось недостаточно, ведь результаты проведенных исследований показали, что таким способом можно накормить всего лишь 2% населения Манхэттена. Тогда у Деспомъера и родилась идея создания многоэтажных вертикальных ферм.
При разработке вертикальных ферм за основу собираются взять прекрасно себя зарекомендовавшие гидропонный и аэропонный методы выращивания растений. Гидропоника (от греч. «hydro» – вода и «ponos» – работа, т.е. «рабочий раствор») – технология выращивания растений без почвы, в питательном водном растворе, содержащем в оптимальной концентрации и легкоусвояемой форме все необходимые вещества для конкретно взятого растения.Аэропоника (воздушная культура) – технология выращивания растений без почвы и субстратов, при которой корни находятся в воздухе, а необходимые вещества поступают через капельное опрыскивание питательными растворами. Питательные смеси подаются непрерывно или через небольшие промежутки времени, чтобы корни не успели высохнуть.
Обе технологии превосходят традиционные подходы по экологичности и объему урожаев, получаемых с 1 га площади, а также значительно снижают потребление воды. Так, для аэропонного способа выращивания растений необходима всего лишь 1/10 часть воды, затрачиваемой при классических сельскохозяйственных методах.
Роботизированные вертикальный фермы - это одно из перспективных направлений в сельском хозяйстве, способ повысить эффективность капиталовложений и производительность труда в сельском хозяйстве.
Как правило, это многоэтажные теплицы или стеллажи, заставленные лотками с зеленью, освещаемые светодиодами. Создание искуственной, контролируемой среды позволяет сократить потребности в использовании пестицидов, расход воды и энергии. Ускоряется цикл выращивания кормов. В середине "десятых" годов вертикальная ферма может производить до 5 тонн биомассы в сутки, например, зеленых кормов для скота.
Вертикальная ферма может быть комплексным роботизированным устройством, либо в ней могут применяться специализированные роботы на отдельных участках.
Внешний вид
Пример латучной фабрики.
Примеры продуктов
Роботизированная система для выращивания зеленой биомассы - так называемая "вертикальная ферма". Роботизированная система с производительностью 1 тонна кормовых ростков в день. Стоимость системы - порядка $233 тысяч в январе 2017 года. За единицу времени эта вертикальная ферма-робот выращивает на 400% больше биомассы, чем человек. Среди других достоинств - ферма практически не нуждается в плодородных почвах, а также потребляет меньше воды по-сравнению с обычными сельскохозяйственными угодьями.
США, RoBotany
Компания была основана в июне 2016 года и заручилась поддержкой оклендского акселератора стартапов. Первая версия фермы была развернута на площади порядка 50 квадратных метров и вырабатывала 0,45 кг микролистной зелени или трав в день. Февраль 2017 года ознаменовался экспансией - команда предпринимателей взяла в лизинг складские помещения общей площадью свыше 3,7 тысяч квадратных метров. Вторая версия фермы разместилась в углу завода, заняв 185 квадратных метров. Её дневная выдача составляет около 18 кг массы. Третья версия находится на стадии разработки - она займет 1858 квадратных метров и сможет производить свыше 900 кг биомассы в день.
Ферма строится с 2016 года, планируется запуск летом 2017 года. Ферма сможет производить до 30 тысяч головок латука в сутки, что соответствует объему выпуска в 10 млн головок в год. При этом будет использоваться почти полностью автоматизированная технология выращивания. Spread на своей мегафабрике планирует использовать различных роботов. Сооружаемая фабрика относится к типу "вертикальная ферма", предусмотрено использование только искуственного светодиодного освещения. Площадь фабрики - 4800 кв.м. Как ожидается, роботизация фабрики позволит на 50% уменьшить использование ручного труда.
Новости
2017.12.08 . Аналогичные сооружения могут быть построены в ближайшие годы и в других странах.
2017.08.14 . #вертикальныефермы #RoBotany.
2017.05.09 . #НьюДжерси #Aerofarm На вертикальной ферме в Нью Джерси, США, выращивают капусту, рукколу, шпинат и ромен (кос салат). Технология обеспечивает эффективность в 130 раз выше, чем на “полевых” фермах, при этом требуется на 95% меньше воды и исключает использование пестицидов. Урожай снимается 24 раза в год, время года, погодные условия и географическое расположение фермы значения не имеют.
