澳大利亚阳光点滴农场:在沙化荒地上种“蔬菜”的高科技农场

鹤弘评国际 2023-04-12 13:08:06

做农业的朋友们都听说过“盐碱地上种水稻”,利用盐碱地种植了水稻,打破了农业对有限资源的依赖,让这些“本不适宜农业生产”的“地方”,焕发出了生机!

如果要在炎热沿海干旱沙化荒地上建农场,利用太阳光和海水来种“蔬菜”?是的,在澳大利亚有这么一个建在炎热沿海干旱沙化荒地的“非常规”的农场,它便是阳光点滴农场(sundrop farms)。

阳光点滴农场(sundrop farms)

阳光点滴农场(sundrop farms) 外部场景

阳光点滴农场(sundrop farms)内部场景

今天乡村集结号小编就带大家走进这个“非常规”的农场去看一看。在说农场之前,先来认识该农场的两位创始人。

一位是菲利普·绍姆韦贝尔,“阳光点滴”公司的创始人兼CEO,德国人,曾就职于高盛银行。菲利普·绍姆韦贝尔意识到,现代农业无论号称有多“环保”,核心也只是“把柴油变成粮食再浇上水”。于是,他开始寻求改变途径,“盐碱地农业”引起了他的兴趣,他到图书馆查阅资料,发现了英国工程师查理·佩顿和他的实验。

“阳光点滴”公司的创始人兼CEO 菲利普·绍姆韦贝尔

另一位就是在环保人士圈中名声赫赫的查理·佩顿,他曾是伦敦戏院灯光师,获得过英国皇家艺术协会授予的“皇家工业设计师”头衔。他创立了“海水温室”公司,提出“海水温室”理念,想到利用阳光和海水这类纯天然资源来栽培农作物。

查理·佩顿

“海水温室”主要运作模式是在干旱地区抽取海水,海水一方面用来为空气加湿和降温,另一方面利用太阳能加热设备在蒸发过程中挥发掉盐分,产生适于浇灌植物的淡水。最后,剩余的潮湿气体被释放出温室,改善温室外植物的生长环境。海水蒸馏过留下的盐和其他成分可以加工再利用,或直接倒回海中。

“海水温室”主要运作模式

“海水温室”主要运作模式

在1995年,佩顿与一些科学家合作,在特内里费岛按其海水温室理念创建一座实验温室,结果运行良好,引起外界兴趣,同时“海水温室”还在英国最大的减缓气候变化奖“气候周”的最佳产品类别中夺得头奖。正是佩顿的实验带给绍姆韦贝尔灵感,他认为佩顿的创意有着不容忽视的发展潜力。于是菲利普·绍姆韦贝尔带领着自己的团队来到了澳大利亚南部的奥古斯塔港郊外的沙化荒地,一个环境恶劣,只有煤电厂、炼铅厂点缀在期间,偶尔能见到毒蟒蛇、毒蜘蛛、袋鼠和鸸鹋。咸海水不时还会漫上岸边,但有着丰富的阳光和海水的地方,建起了沙漠温室,就是想要利用该地方的免费资源——阳光和海水,打造一座高科技的温室来种植各种无污染蔬果作物,名为阳光点滴农场(sundrop farms)。由此,这片土地开始焕发生机。

打造一座高科技的温室

阳光点滴农场(sundrop farms),始于2009年,0.2公顷的试点设施建设。该试点项目为支持 Sundrop 方法的技术开发和改进铺平了道路。现在,阳光点滴农场(sundrop farms)占地已经超过20公顷,生产板块主要包括种植温室和集中式太阳能热电厂,其中种植温室,为生产优质的农作物提供了理想的生长环境,太阳能热电厂可以产生供温室使用的热量、电力和水。阳光点滴农场(sundrop farms)是世界上第一座利用聚光太阳能发电、海水淡化和温控温室来运营的农场,实现了“阳光+海水”的新颖农业生产方式。 让我们看看阳光点滴农场(sundrop farms)是怎样只用太阳光和海水来种“菜”的吧~

世界上第一座利用聚光太阳能发电、海水淡化和温控温室来运营的农场

世界上第一座利用聚光太阳能发电、海水淡化和温控温室来运营的农场

首先,要保证农场有充足的太阳能

阳光点滴农场(sundrop farms),阳光充足,而阳光是农场一切的开始,从收集能量来运行农场的太阳能系统到提供生产高质量产品所需的光。因此,比起在每个地方都安装太阳能电池板,农场创造出了一个拥有2.3万个镜子的镜子场,这些镜子能够将太阳光集中导向一座 127 米高、重 234 吨的塔楼,由此产生的热量,可以通过涡轮机发电为农场系统供电。

拥有2.3万个镜子的镜子场

通过涡轮机发电为农场系统供电

在阳光充足的日子里整个镜子场收集的太阳能,每天可以生产39兆瓦的电能,可满足驱动海水淡化设备以及农场温室等所需,为温室加热或降温。该设施接入了电网,当依靠太阳能变得困难时,电网也可以作为农场电力需求10%至15%的备用电源,以备不时之需。再说一点,为有效解决这些安装在沙漠地区的镜子的清洗问题,安装时镜面与垂直方向成大约15°角,然后通过带有清洗设备的牵引机直接向下驱动来完成镜面清洗,整个过程既简单又美观。

镜面与垂直方向成大约15°角

然后,要实现海水淡化变“淡水”以及海水的多种利用

众所周知,海水是无法用来直接灌溉农作物的,因此农场充分的利用聚光太阳能(CSP)发电系统,抽取2公里外斯宾塞湾的海水,为农场的蒸发冷却系统提供水的同时在塔楼内将需淡化的海水加热至232℃进行脱盐处理,将其变成淡水,同时,将肥料和微量营养素添加到水中,用以生产灌溉,农场每天可以将 100万升海水转化为淡水。

抽海水的管道

这里要强调一下,海水在输送至锅炉的过程中,也并不需要借助泵的作用,是利用自然循环来实现的。海水还可以通过农场特制的通风设备对空气进行清洁和消毒,使得在农作物在生产过程中无需使用农药,让农作物也能在无虫害环境中生长。此外,温室的农作物的根是长在椰子皮里的而不是土壤,因为它们拥有天然的极速,有助于植物根系的生长,并在它们的底部垫了用海水浸泡过的纸板,这样夏季炎热的时候,亦可以运用海水让温室的温度保持凉爽。

综上,这个“阳光+海水”的新颖农业生产方式,其实基于的是光热技术的综合能源系统(IES),它结合了多种技术,以最有效的方式利用给定的自然资源,来实现可持续的温室种植。整个系统让农场每年可以生产1700MWh的电能和约4.5亿升的淡水(相当于180 个奥林匹克规模的游泳池的用水),同时还可以节省 200 万升柴油(相当于驾驶汽车绕赤道转500圈所消耗的柴油)和 26,000 吨二氧化碳(相当于从我们的道路上直接减少了500 辆汽车),减少这对环境的影响。与此同时,农场特别注意只提供最优质的农品,选择天然培育的种子,来提供非常适合澳大利亚条件的美味。温室内主要种植番茄,且均采用桁架来种植高品质的番茄,在这种可持续的温室种植下,使得农场每年可以生产超过 17,000 吨可持续番茄,几乎占据澳大利亚全国西红柿产能的15%,且通过 Coles 在澳大利亚各地销售。

农场里生长的西红柿

由于阳光点滴农场(sundrop farms)不走寻常路(高科技应用,大设施建设等),使得其建设成本高达两亿美元左右,但面对全世界淡水资源稀缺、土地干旱、能源成本上升的局面,阳光点滴农场(sundrop farms)系统不失为一种有效的解决方案。相比传统农场,该系统能更准确地预测消耗,拥有商业可行性,其巨额成本可以收回。同时作为全球首个无土壤、无农药、不使用化石燃料或地下水的农业系统,其成功标志着可再生能源将更全面地被利用。所以,类似阳光点滴农场(sundrop farms)这样的生产系统,很有可能会成为未来农业的主流。

案例总结与思考

阳光点滴农场(sundrop farms)介绍到这里了,可能有朋友会问小编,介绍这个案例不会是让我们去海边沙漠去建农场吧?如果有企业的朋友有相当大的“经济实力”和过硬“技术支持”,那还是值得一试的。但对于大多数的农场和园区来说,复制它确实不太实际。不知道有没有朋友注意到小编在文章中写到的 “种植温室,为生产优质的农作物提供了理想的生长环境”这样一句话。没错,小编今天想说的就是“温室”。提到“温室”那就必然要说到“设施农业”了。

“设施农业”

设施农业是综合利用现代生物、工程和信息技术改善局部环境,为动植物生产提供相对可控的温度、湿度、光照、水肥和空气等环境条件,在有限的土地上建立动植物周年连续生产系统,具有高科技含量、高投入、高产出、高效益特征的现代农业生产方式。其核心为“设施”,分为设施种植和设施养殖两大部分。

这里小编主要说一下设施种植,其一般分为玻璃/PC板连栋温室(塑料连栋温室)、日光温室、塑料大棚、小拱棚(遮阳棚)四类。通过设施可以克服传统农业靠天吃饭、抗自然灾害能力差的不确定性,依靠现代设备设施和技术手段为种植或养殖提供更适合的环境,再通过人工智能、物联网技术以及作物模型等技术,实现农业生产的机械化、精准化和标准化,承载数字农业、智慧农业、节水农业以及环境调控、蔬菜生产、营养健康等诸多科技成果应用。其代表了现代农业的发展方向,是衡量一个国家或地区农业现代化水平的重要标志之一。

设施种植

在政策方面也是大力支持设施农业的,就在2022年发布的中央一号文件中也明确提出了要“加快发展设施农业”。

设施农业让很多农业上的不可能,变成了可能。设施农业除了在生产上有着重大的影响之外,在景观上、休闲上同样也可以发挥出不可忽视的作用。

就拿温室来说,它可以被设计成不同的造型,自身就带有景观功能,可以作为园区甚至是城市的地标。同时温室还可以打破季节限定,实现一年四季都可以生产。如果拓展其休闲功能,它便成了园区四季都可以打卡的地方,拓展园区的经济。所以,在土地条件允许的情况下,有想要拓展农业多功能的农场或园区,不妨精心设计一个“温室”,相信会有特别的收获。

(完)

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