Aplikasi Energi Surya pada Greenhouse

Aplikasi lain energi surya yang ditujukan untuk industri pertanian adalah rumah kaca/greenhouse. Fungsi dasar dari rumah kaca adalah untuk menyediakan kondisi lingkungan yang mempercepat proses fotosintesis. Fotosintesis adalah penggerak tanaman untuk pertumbuhan, dimana CO₂ dan H₂O diubah menjadi karbohidrat dan oksigen menggunakan bantuan energi matahari. Fotosintesis sangat sensitif pada faktor lingkungan.

Persyaratan untuk iklim mikro interior rumah kaca bervariasi menurut spesies tanaman tertentu dan tahap pertumbuhannya. Hal ini dicirikan oleh suhu, pencahayaan, dan atmosfer interior, yaitu uap air, karbon dioksida, dan polutan (nitrogen oksida dan belerang).

Metode khusus yang diperlukan untuk menciptakan lingkungan tertentu dan kelangsungan hidup tergantung pada kondisi lingkungan dan nilai dari tanaman untuk dipanen di rumah kaca tertentu. Perlu dicatat bahwa rumah kaca dirancang untuk iklim tertentu dapat menghasilkan lingkungan cocok untuk jenis tanaman spesifik, namun rumah kaca yang sama di lokasi lain atau di tempat yang berbeda waktu tahun mungkin tidak cocok untuk jenis tanaman yang sama. Oleh karena itu, varietas tanaman untuk tumbuh di rumah kaca harus dipilih sesuai dengan lingkungan buatan yang bisa dicapai secara ekonomis.

Tujuan utama untuk pengembangan area tertutup untuk menanam makanan adalah perlindungan pembekuan. Panas biasanya diperoleh dari radiasi matahari dan sumber pembantu. Dengan efek rumah kaca, lingkungan internal suatu ruang dipanaskan oleh gelombang pendek matahari ditransmisikan melalui penutup dan diserap oleh permukaan internal. Permukaan ini memancarkan kembali radiasi panas yang berada pada panjang gelombang yang lebih panjang dan tidak dapat melarikan diri melalui penutup. Dengan cara tersebut, panas terperangkap ke dalam ruangan.

Gambar 1. Skema efek rumah kaca. Sumber: https://gml.noaa.gov/outreach/info_activities/pdfs/TBI_greenhouse_effect.pdf

Di tempat di mana musim panas terik, rumah kaca sering kali perlu didinginkan. Di daerah di mana musim panas tidak parah dan suhu lingkungan maksimum tetap kurang dari 33 °C, ventilasi dan teknik bayangan bekerja dengan baik. Dalam suhu lingkungan yang lebih tinggi, Namun, di mana suhu sekitar di musim panas umumnya melampaui 40 ° C, menguapkan pendinginan biasanya diterapkan, yang merupakan cara paling efektif untuk pendinginan rumah kaca. Menguapkan pendinginan dapat menurunkan bagian dalam udara suhu signifikan di bawah udara sekitar, menggunakan fan-pad, sistem kabut, dan sistem pendingin atap. Selain sistem ini, dua gabungan sistem dapat digunakan untuk pemanasan dan pendinginan rumah kaca dengan heat exchanger.

Material Rumah Kaca

Bahan pertama yang digunakan untuk penutup rumah kaca adalah kaca. Sebagai bahan penutup alternatif untuk kaca, kertas yang diminyaki dicoba di Belanda selama akhir abad 18 dan umum digunakan di Jepang hingga abad 20. Setelah perang dunia kedua, bahan plastik menjadi lebih mudah tersedia. Sejak bahan plastik bening pertama kali diproduksi dalam skala komersial, potensinya untuk menggantikan kaca di fasilitas pertanian telah diakui. Dewasa ini, PVC dan film polietilen dilampirkan secara internal ke kerangka rumah kaca, sehingga menciptakan celah udara isolasi di antara penutup luar dan melindungi lingkungan buatan. Polietilena sangat populer untuk aplikasi pertanian karena tersedia lebih luas daripada kebanyakan film lainnya dan rendah biaya, meskipun umurnya pendek sekitar setahun saat terpapar untuk kondisi cuaca yang khas. Selain itu, karena polietilena adalah film plastik yang paling umum aku digunakan, data untuk transmisi cahaya melalui bahan ini mudah didapat.

Gambar 2. Polyethylene greenhouse. Sumber: https://greenhouseinfo.com/pros-cons-polyethylene-plastic-greenhouse/

Umumnya, bahan plastik memiliki sifat transmisi cahaya yang lebih rendah dibandingkan dengan kaca. Selain itu, karena plastik terdegradasi saat terpapar panas dan ultraviolet ringan, umurnya menjadi jauh lebih pendek, biasanya beberapa tahun dibandingkan dengan kaca yang bisa mencapai dekade. Kondensasi di permukaan bagian dalam dari penutup yang dalam beberapa kondisi dapat bertahan di siang hari mengurangi transmisi cahaya. Pengurangan ini lebih terasa dengan plastik dibandingkan dengan kaca karena sudut hantaran yang lebih tinggi antara gelembung air dan plastik, mengarah ke proporsi yang lebih tinggi dari cahaya terpantul.