گلخانه خورشیدی نوعی گلخانه است که انرژی خورشید را برای ایجاد یک محیط مساعد برای گیاهان و محصولات کشاورزی مصرف می‌کند. برخلاف گلخانه‌های معمولی که برای حفظ دما و روشنایی به سوخت‌های فسیلی یا الکتریسیته متکی هستند، گلخانه‌های خورشیدی از فناوری‌های خورشیدی غیرفعال یا فعال برای جمع‌آوری، ذخیره و توزیع گرما و نیروی خورشیدی استفاده می‌کنند. گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه‌ای تولید مواد غذایی را کاهش داده و در عین حال کارایی و کیفیت محصولات را افزایش دهند.

محیط خودتنظیمی گلخانه خورشیدی

گلخانه‌های خورشیدی از شیشه، جرم حرارتی و تهویه طبیعی برای ایجاد یک محیط خودتنظیمی استفاده می‌کنند که نیاز به ورودی‌های خارجی انرژی را به حداقل می‌رساند. شیشه است که گلخانه را می‌پوشاند و به نور خورشید اجازه ورود می‌دهد. جرم حرارتی ماده‌ای است که گرمای خورشید را جذب و ذخیره می‌کند. تهویه طبیعی فرآیندی است که به هوا اجازه گردش و تبادل بین داخل و خارج گلخانه را می‌دهد.

شیشه یکی از مهمترین عناصر طراحی یک گلخانه خورشیدی است زیرا تعیین می‌کند که چقدر انرژی خورشیدی می‌تواند جمع آوری و منتقل شود. نوع، کیفیت و جهت شیشه بر میزان و طیف نوری که به گیاهان و محصولات می‌رسد تأثیر می‌گذارد. شیشه باید شفاف، بادوام و مقاوم در برابر آب و هوا و اشعه UV باشد. شیشه باید انتشار کمی نیز داشته باشد، به این معنی که تابش مادون قرمز را به گلخانه منعکس می‌کند و از اتلاف گرما جلوگیری می‌کند. شیشه باید به سمت جنوب یا استوا باشد تا حداکثر قرار گرفتن در معرض خورشید را داشته باشد.

جرم حرارتی یکی دیگر از عناصر کلیدی طراحی گلخانه خورشیدی است زیرا دما را تنظیم می‌کند و از گرم شدن بیش از حد یا یخ زدگی جلوگیری می‌کند. جرم حرارتی هر ماده‌ای است که ظرفیت گرمایی بالایی داشته باشد و بتواند مقدار زیادی گرما را برای مدت طولانی ذخیره کند. نمونه‌هایی از جرم حرارتی عبارتند از آب، سنگ، آجر، بتن، خاک و گیاهان. جرم حرارتی باید در نزدیکی شیشه قرار گیرد که بتواند گرما را در روز جذب کرده و شب آن را آزاد کند. جرم حرارتی باید از بیرون عایق بندی شود تا از دست دادن گرما کاسته شود. جرم حرارتی می‌تواند برای ایجاد یک منطقه بافر حرارتی استفاده شود که فضایی بین شیشه و منطقه رشد است که به عنوان یک مانع و تعدیل کننده نوسانات دما عمل می‌کند.

تهویه طبیعی عنصر نهایی طراحی یک گلخانه خورشیدی است زیرا رطوبت و کیفیت هوا را برای گیاهان و محصولات حفظ می‌کند. تهویه طبیعی حرکت هوا است که در اثر اختلاف فشار و دما بین داخل و خارج گلخانه ایجاد می‌شود. تهویه طبیعی را می‌توان با باز و بسته کردن دریچه ها، پنجره ها، درها یا پنکه ها، بسته به آب و هوا و نیاز گیاهان و محصولات به دست آورد. تهویه طبیعی را می‌توان با قرار دادن یک دودکش که جریان هوای عمودی است که هوای گرم را از گلخانه بیرون می‌کشد و هوای تازه را به داخل می‌آورد افزایش داد.

تامین انرژی گلخانه خورشیدی

گلخانه‌های خورشیدی از پنل‌های خورشیدی، ژنراتورهای خورشیدی یا سیستم‌های خورشیدی غیرفعال برای تامین انرژی دستگاه‌ها و وسایلی استفاده می‌کنند که رشد و کیفیت گیاهان و محصولات را افزایش می‌دهند. پنل‌های خورشیدی دستگاه‌هایی هستند که نور خورشید را به جریان مستقیم (DC) الکتریسیته تبدیل می‌کنند. ژنراتورهای خورشیدی برق پانل‌های خورشیدی یا منابع دیگر را در باتری‌ها و اینورترها ذخیره می‌کنند و برق جریان متناوب (AC) را برای مصارف مختلف فراهم می‌کنند. سیستم‌های خورشیدی غیرفعال مانند آبگرمکن خورشیدی، اجاق خورشیدی یا خشک‌کن خورشیدی مستقیماً از گرمای خورشید بدون تبدیل آن به برق استفاده می‌کنند.

پنل‌های خورشیدی رایج‌ترین نوع سیستم انرژی خورشیدی مورد استفاده در گلخانه‌های خورشیدی هستند زیرا می‌توانند منبع مطمئن و ثابتی از برق را برای فن، پمپ، چراغ، بخاری‌ها و سایر دستگاه‌ها فراهم کنند. پنل‌های خورشیدی را می‌توان بسته به فضا و جهت موجود بر روی سقف، دیوارها یا زمین گلخانه خورشیدی نصب کرد. پنل‌های خورشیدی می‌توانند هزینه‌های انرژی گلخانه خورشیدی را کاهش دهند زیرا می‌توانند برق را از خورشید استخراج کنند. پنل‌های خورشیدی می‌توانند کیفیت گیاهان و محصولات را نیز بهبود بخشند زیرا می‌توانند نور مصنوعی، گرمایش، سرمایش، آبیاری و تهویه را در صورت نیاز فراهم کنند.

ژنراتورهای خورشیدی نوع دیگری از سیستم‌های انرژی خورشیدی هستند که در گلخانه خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرند زیرا می‌توانند انرژی پشتیبان و انعطاف پذیری را برای دستگاه‌ها و لوازم خانگی فراهم کنند. ژنراتورهای خورشیدی می‌توانند الکتریسیته اضافی از صفحات خورشیدی یا منابع دیگر مانند توربین‌های بادی یا برق شبکه را ذخیره کنند و در مواقعی که خورشید نمی تابد یا تقاضای انرژی زیاد است از آن استفاده کنند. ژنراتورهای خورشیدی همچنین می‌توانند الکتریسیته DC پانل‌های خورشیدی را به برق AC تبدیل کنند که با اکثر دستگاه‌ها و لوازم خانگی سازگارتر است. ژنراتورهای خورشیدی می‌توانند امنیت انرژی و استقلال گلخانه خورشیدی را افزایش دهند زیرا می‌توانند تامین مداوم و پایدار برق را بدون توجه به شرایط آب و هوایی تضمین کنند.

سیستم‌های خورشیدی غیرفعال سومین نوع سیستم انرژی خورشیدی مورد استفاده در گلخانه‌های خورشیدی هستند زیرا می‌توانند مستقیماً از گرمای خورشید بدون تبدیل آن به برق استفاده کنند. سیستم‌های خورشیدی غیرفعال را می‌توان برای گرم کردن آب، پخت غذا یا خشک کردن محصولات با استفاده از وسایل ساده و کم هزینه استفاده کرد. سیستم‌های خورشیدی غیرفعال می‌توانند انرژی و منابع گلخانه خورشیدی را ذخیره کنند زیرا می‌توانند این وظایف را بدون استفاده از برق، گاز یا چوب انجام دهند. سیستم‌های خورشیدی غیرفعال می‌توانند بو و طعم گیاهان و محصولات را حفظ کنند زیرا می‌توانند از روش‌های ملایم و طبیعی گرم کردن، پختن یا خشک کردن استفاده کنند.

فواید گلخانه خورشیدی

گلخانه‌های خورشیدی فواید متعددی برای انسان و طبیعت دارند زیرا می‌توانند منبعی از غذای تازه، سالم و متنوع و همچنین یک محیط نیمه گرمسیری را فراهم کنند. گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند افراد را قادر سازند تا بدون توجه به آب و هوا و فصل، غذای خود را پرورش دهند و از انواع میوه ها، سبزیجات، گل‌ها و گیاهان لذت ببرند. گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند کیفیت و ایمنی غذا را نیز بهبود بخشند زیرا می‌توانند استفاده از آفت کش، کودها و مواد نگهدارنده را کاهش دهند و از آلودگی و فساد محصولات جلوگیری کنند.

گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند الهام بخش خلاقیت در بین افرادی باشند که آنها را می‌سازند و مدیریت می‌کنند. گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند خلاقیت و نوآوری مردم را به چالش بکشند زیرا می‌توانید طرح ها، مواد، فناوری و گیاهان مختلف را آزمایش کنید و بهترین راه حل‌ها را برای نیازها و ترجیحات خود بیابید.

گلخانه‌های خورشیدی فراتر از سازه‌هایی هستند که گیاهان و محصولات را پرورش می‌دهند. آنها همچنین فضاهایی هستند که انسان و طبیعت را پرورش می‌دهند و رابطه‌ای هماهنگ و همزیست بین آنها ایجاد می‌کنند. گلخانه‌های خورشیدی بهترین راه برای بهینه سازی مصرف انرژی برای تولید مواد غذایی و طراحی زیست محیطی هستند زیرا می‌توانند مزایای متعددی برای سلامتی، رفاه و شادی مردم و کره زمین داشته باشند.

با این حال، گلخانه‌های خورشیدی بدون چالش و محدودیت نیستند و برای استفاده بهینه از آنها نیازمند تحقیقات و اقدامات بیشتر است. برخی از زمینه‌های ممکن برای تحقیق و اقدام بیشتر عبارتند از بهبود طراحی و عملکرد گلخانه‌های خورشیدی، سازگاری گلخانه‌های خورشیدی با اقلیم‌ها و شرایط مختلف، ارزیابی اثرات اجتماعی و اقتصادی گلخانه‌های خورشیدی و ارتقای آگاهی و پذیرش گلخانه‌های خورشیدی در بین مردم و سیاستگذاران.

جمع‌بندی

در این مقاله به بررسی مفهوم و عملکرد گلخانه‌های خورشیدی پرداختیم و استدلال کردیم آنها بهترین راه برای بهینه سازی مصرف انرژی برای تولید مواد غذایی و طراحی زیست محیطی هستند. گلخانه‌های خورشیدی از محیط خودتنظیمی استفاده می‌کنند که نیاز به ورودی‌های خارجی انرژی خارجی را به حداقل می‌رساند. گلخانه‌های خورشیدی نه تنها یک راه حل عملی هستند بلکه راه حلی رویایی و تحول آفرین نیز هستند. گلخانه‌های خورشیدی می‌توانند به آینده‌ای پایدار و عادلانه کمک کنند که مردم و طبیعت می‌توانند در آن در کنار هم زندگی و رشد کنند.

گالوانیزه و گلخانه, مقالات در گروه صبا | نویسنده : امید مرادی | بروزرسانی : 1 آذر 1402