تولید انرژی و استحصال آب باران از بام گلخانه در منطقه بشاگرد

آب و توسعه پایدار

مقاله 2، دوره 11، شماره 1 - شماره پیاپی 31، خرداد 1403، صفحه 1-12   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v11i1.2311-1284

نویسندگان

مجید زارع زاده^{* 1}؛ سعیده خوارزمی²؛ هدا منصوری³

¹دکتری هیدرولوژی دریا، کارشناس انرژی و محیط‏زیست، اداره کل استاندارد هرمزگان، بندرعباس، ایران.

²دکتری هواشناسی و اقلیم، کارشناس مسئول پیش‏بینی، اداره کل هواشناسی استان هرمزگان، بندرعباس، ایران.

³کارشناسی‌ارشد متالورژی، مدیر ارشد بازرسی، شرکت نیک آزمای هرمزگان، بندرعباس، ایران.

چکیده

تأمین آب با روش‌‏های نوین همواره مورد تأکید پژوهشگران و دولتمردان بوده است. کم‌‏آبی و خشکسالی‏‏‌های چند سال اخیر در کشور ایران، رویکرد کشاورزی را از شیوه‏‌های سنتی به سمت شیوه‏‌های نوین، به ویژه کشت گلخانه‌‏ای، سوق داده است. مزایای این کشت در کاهش هدررفت انرژی، آب و همچنین امکان کنترل آفات و بیماری‌‏ها، منجر به افزایش به‌‏کارگیری این شیوه در کشور شده است. امروزه به‏‌کارگیری پنل‏‌های خورشیدی به‏‌عنوان بام سازه برای تأمین انرژی تجدیدپذیر نیز به این فرایند افزوده شده است. در این پژوهش با انتخاب بخشی در منطقه بشاگرد استان هرمزگان، ساخت سازه گلخانه با سقف پوشش داده شده با پنل‌‏های خورشیدی ارگانیک با جهت‌‏گیری‏‌های جنوب-سو و شرق-غرب بررسی شده است. مدل‌‏سازی با استفاده از نرم‌‏افزار PVSol نشان داد انرژی تولیدی از این دو نوع پوشش شرق–غرب و جنوب-سو به ترتیب 54293565 و 43697736 کیلووات ساعت در سال است. در کنار جنبه تولید انرژی، بر اساس تخمین و برآورد‏های انجام شده، به‏‌کارگیری بام و قراردادن آن به شکل شیب‌دار باعث جمع‏آوری حدود 7500 مترمکعب آب ناشی از باران خواهد شد. این مقدار از آب جمع‏‌آوری شده در حدود 4% از آب مصرفی این مجموعه گلخانه‌‏ای است.

کلیدواژه‌ها

بام پنل خورشیدی؛ تولیدی انرژی تجدیدپذیر؛ توسعه پایدار؛ جمع‏‌آوری آب باران؛ کشت گلخانه‌‏ای

مراجع

آرمش، محسن، خسروی، محمود، و سلیقه، محمد. (1398). مطالعه همدید نفوذ سامانه مونسون به جنوب شرق ایران .دگرگونی‌ها و مخاطرات آب و هوایی، 1(1)، 102-135. 
شهبازی، رضا، کوراوند، شهریار، و حسن بیگی، رضا. (1398). پتانسیل سنجی و استفاده از توربین باد محور افقی کوچک جهت تأمین برق بخشی از نیاز گلخانه در منطقه فیروز کوه. انرژی‏‌های تجدیدپذیر و نو، 6(2)، 105-113. https://dorl.net/dor/20.1001.1.24234931.1398.6.2.13.5
زارع‌زاده، مجید، و منصوری، هدا. (1402). برآورد تأمین انرژی پایدار در شهرک صنعتی شمارۀ 2 بندرعباس با استفاده از پانل خورشیدی نصب‌شده بر بام ساختمان. فصلنامه سیستم‌های انرژی پایدار, 2(2), 167-181. doi: 10.22059/ses.2024.369849.1047
Ahmadbeyki, A., Ghahderijani, M., Borghaee, A., & Bakhoda, H. (2023). Energy use and environmental impacts analysis of greenhouse crops production using life cycle assessment approach: A case study of cucumber and tomato from Tehran province, Iran. Energy Reports, 9, 988–999. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2022.11.205
Aktas, A., Seyfi, S., & Sayan, A. (2021). Rainwater Harvesting in a 600 kW Solar PV Power Plant. ISPEC 7th international conference on Agriculture. MUS, Turkey.
George, A. M. (2012). Utility Scale Solar Power Plnts:A GUIDE FOR DEVELPERS AND INVESTORS, International Finance Corporation World Bank Group. 180-185. Washington, D.C, USA.
Hassanien, R. H. E., Li. M., & Yin, F. (2018). The integration of semi-transparent photovoltaics on greenhouse roof for energy and plant production. Renewable Energy, 121, 377-388. https://doi.org/10.1016/j.renene.2018.01.044
Hirich, A., & Chouk-Allah, R. (2017). Water Resources in Arid Areas: The Way Forward, Springer Water, Water and Energy Use Efficiency of Greenhouse and Net house Under Desert Conditions of UAE: Agronomic and Economic Analysis. Water Resources in Arid Areas: The Way Forward, Springer Water, 481-499. doi: 10.1007/978-3-319-51856-5_28
Hong, M., Zhang, Zh., Fu, Q., & Liu, Y. (2022). Water Requirement of Solar Greenhouse Tomatoes with Drip Irrigation under Mulch in the Southwest of the Taklimakan Desert. Water, 14(19), 3050. https://doi.org/10.3390/w14193050
Kaya, M. (2020). Evaluation of the Existing Solar Energy and Rainwater Potential in the Total Roof Area of Buildings: Izmit District Example, Advances in Materials Science and Engineering. 2020(2020), Article ID 8167402. https://doi.org/10.1155/2020/8167402
Maraveas, Ch., Karavas, Ch, S., Loukatos, D., Bartzanas, Th., Arvanitis, K. G., & Symeonaki, E. (2023). Agricultural Greenhouses: Resource Management Technologies and Perspectives for Zero Greenhouse Gas Emissions. Agriculture, 13(7), 1464. https://doi.org/10.3390/agriculture13071464
Mashford, J., & Maheepala, Sh. (2014). A general model for the exact computation of yield from a rainwater tank. Applied Mathematical Modelling, 39(7), 1929–1940. doi: 10.1016/j.apm.2014.10.004
Monteiro, C. M., Santos, C., & Castro, P. M. L. (2023). Extensive Green Roofs: Different Time Approaches to Runoff Coefficient Determination. Water, 15(10), 1852. https://doi.org/10.3390/w15101852
Moretti, S., & Marucci, A. (2019). A Photovoltaic Greenhouse with Variable Shading for the Optimization of Agricultural and Energy Production. Energies,  12(13), 2589. doi: 10.3390/en12132589
Shen, Y. Wei, R., & Xu, L. (2018). Energy Consumption Prediction of a Greenhouse and Optimization of Daily Average Temperature. Energies, 11(1), 65. doi: 10.3390/en11010065
Sheng, L. X., Mari, T. S., Ariffin, A. R. M., & Hussein, H. (2011). Integrated sustainable roof design. Procedia Engineering, 21, 846-852. doi: 10.1016/j.proeng.2011.11.2086
Silva, C, S., Ikhsan, M., Safriant, M., & Gusmilia, T, P. (2021). Efficiency Rainwater Harvesting at the Roof Campus Buildings, International Journal of Engineering, Science & Information Technology (IJESTY), 1(3), 17-22. DOI: https://doi.org/10.52088/ijesty.v1i2.80
Tang, Y. Li, M., & Ma, X. (2019). Study On Photovoltaic Modules On Greenhouse Roof For Energy And Strawberry Production .4th International Conference on Advances in Energy and Environment Research (ICAEER 2019). Shanghai, China. https://doi.org/10.1051/e3sconf/201911803049
Vinayak, R. S. R., Harshitha, G., Gagana, G. M., Shivaraj, K. R., Yathish, G. R. (2020). Umbrella design for rain water harvesting and harnessing solar energy at c.i.t college campus Gubbi. International Research Journal of Modernization in Engineering Technology and Science,  2(6), 743-749. https://www.irjmets.com/uploadedfiles/paper/volume2/issue_6_june_2020/1720/1628083054.pdf
Vourdoubas, J. (2020). Co-Production of Vegetables and Electricity in Agricultural Greenhouses in Crete, Greece. Is it Feasible?. Journal of Agriculture and Life Sciences, 7(1), 1-9. doi: 10.30845/jals.v7n1p1
Zarezadeh, M. (2023). Simultaneous Supply of Energy and Water by Rainwater Harvest from the Roof of the Greenhouse Structure with a Solar Panel. Water Harvesting Research, 6(1), 55-69. https://doi.org/10.22077/jwhr.2023.6846.1111 
Zarezadeh, M. (2024). Investigating the Installation of Solar Panels in Reducing the Evaporation of Canal Water. Journal of Water and wastewater, 34(6), 58-68. doi: 10.22093/wwj.2023.382886.3317