В своем выступлении на онлайн конференции “Вертикальные фермы: стратегии развития, рабочие бизнес-модели и риски” Катерина Побережна, международный консультант ФАО, отметила, что «Вызовами также являются очень дорогие технологии и недостаточный уровень знаний, тем более что это — не только агрономия, но и инженерия». Несмотря на рост инвестиций в вертикальные фермы во всем мире, значительная часть стартапов разоряется и это связано не только с недостаточным изучением рынка и ростом затрат на энергоресурсы. Создатели вертикальных ферм зачастую совершают одни и те же ошибки и главные из них:
- недооценка требований растения,
- недооценка фактических трудозатрат,
- игнорирование (незнание?) опыта современных высокотехнологичных теплиц, шампиньонниц и предприятитй по выгонке салатного цикория витлуф.
Обычно продуктивность вертикальных ферм (урожайность, расход воды и удобрений и.т.д.) сравнивается с выращиванием растений в открытом грунте, но это некорректное сравнение. Следует сравнивать вертикальные фермы с современными гидропонными теплицами, где и урожайность выше, и расход воды, удобрений, энергии на единицу продукции значительно ниже, чем в открытом грунте. Уровень же инвестиций в современных гидропонных теплицах на квадратный метр значительно ниже, чем у вертикальных ферм. Это не значит, что у вертикальных ферм нет будущего. Оно есть, но лишь при правильной оценке всех рисков и грамотного проектирования и эксплуатации самих ферм.
Обычно создатели вертикальных ферм сначала создают установку, а затем начинают испытывать, а что же в ней можно вырастить. В гидропонике можно вырастить все, в ней выращивают даже бананы, а некоторые любители ухитряются выращивать даже яблоньки. Правда не все эти растения годятся для многоярусного размещения и зачастую оно и не нужно.
При проектировании современной высокотехнологичной теплицы изначально учитывается, какую культуру в ней планируется выращивать. Теплица для огурца или томата отличается от теплицы для перца и баклажана, а теплица для роз отличается от теплицы для земляники или шпината…
Растения живые, и у каждого из них есть свои требования к параметрам окружающей среды. Нельзя рассматривать отдельно температуру или интенсивность освещения и спектр света, ведь не менее важны такие параметры, как относительная влажность воздуха, а точнее дефицит водяных паров, концентрация СО2, скорость воздухообмена в помещении, температура питательного раствора, его состав или режим полива. Нельзя забывать о равномерности температурного поля по горизонтали и вертикали, о равномерности влажности воздуха, равномерности распределения света по поверхности листьев, динамике температуры и освещения, продолжительности светлого и темного периода суток и т.п. И, конечно, нельзя забывать о генетических особенностях отдельных сортов и гибридов даже одного вида растений.
Растения в течение светлого времени суток транспирируют воду от корней к листьям и плодам, а также круглые сутки дышат. В результате обоих процессов пары воды выделяются в воздух. Как пониженная влажность воздуха, так и повышенная нарушают процесс транспирации. В результате, растения не способны использовать элементы питания и СО2, начинаются проблемы с ростом и развитием растений, снижается качество продукции. В современных теплицах до 30% энергозатрат связаны с управлением влажностью воздуха, так как в некоторые периоды суток она бывает недостаточно высока или чрезмерно высока.
В современных теплицах используют понятие «индекс листовой поверхности», то есть отношение суммарной площади листьев к площади пола теплицы, но современные теплицы в значительной степени однотипны по размерам секций и высоте колонн. Количество выделяемой растениями воды зависит от суммарной площади листовой поверхности в помещении, а абсолютная влажность воздуха в полностью закрытом помещении зависит от соотношения площади листовой поверхности к объему всего помещения. Именно поэтому по-настоящему масштабируемы только контейнеры-растильни. У них стандартные размеры, да и список выращиваемых в них культур не очень разнообразен.
Как только речь заходит о размещении многоярусных систем в разнообразных пустующих помещениях, выясняется, что недостаточно просто увеличить количество стеллажей или ярусов. Всю систему управления микроклиматом приходится проектировать заново с учетом размеров и конфигурации помещения и количества выращиваемых растений того или иного ботанического вида. К сожалению, на практике нередко все это перепроектирование приходится делать после запуска объекта в эксплуатацию, что зачастую и приводит к значительным дополнительным затратам.
Расстояние между ярусами должно зависеть от высоты растений за 2-3 дня до уборки и высоты подвеса светильников. Как бы мало тепла ни выделяли светодиоды, они все же его выделяют. Для земляники, салата или рукколы 26оС – уже жарко, им гораздо комфортнее при 22-23оС. Кроме того, важно чтобы все растения получали одинаковое количество света.
Нередко можно наблюдать, что распределение света равномерно, пока растения маленькие, но стоит им достичь высоты 15-20 см, как та часть из них, что расположена не непосредственно под светильником, а между ними, оказывается в «темноте». Если это происходит непосредственно перед уборкой, то еще не так страшно, но если часть растений недополучает света в течение нескольких дней или даже недели, то неудивительно, что качество готовой продукции оказывается неоднородным.
Чем выше многоярусная установка, тем выше разница температуры воздуха на нижнем и верхнем ярусе. При прочих одинаковых условиях температура воздуха напрямую влияет на транспирацию и поглощение растением элементов питания. Конечно, технически возможно организовать систему полива так, чтобы каждый ярус получал свою дозу питательного раствора с определенной периодичностью в зависимости от фактической температуры воздуха в этом ярусе, но мне до сих пор такие системы не встречались.
В современном сельском хозяйстве и особенно в плодоовощной отрасли главная проблема – дефицит рабочих рук. В настоящее время создатели вертикальных ферм увлекаются дронами и IT-технологиями, но одно это проблему не решает. Агроном и так знает, когда, сколько и какого сорта было посеяно или посажено и когда планируется уборка урожая. От камеры дрона или стационарных камер наблюдения требуется вовремя заметить растения, отличающиеся от общей массы. А тогда уж агроном сам разберется, что вызвало эти отклонения – технические неполадки или появление инфекции.
Наиболее трудозатратные процессы — подготовка субстрата, посев семян и высадка расады на постоянное место, уборка урожая – проводятся вручную. Особенно низкая продуктивность при уборке урожая с использованием лестниц-стремянок, да и гидравлические подъемники немногим лучше. В современных шампиньонницах уже полвека используются тележки-подъемники, расположенные непосредственно на конструкции стеллажей. Да, это требует гораздо более массивной конструкции и повышает расход металла, чем в многоярусных установках для выращивания салата или пряных трав. Но есть и другое решение – выращивание грибов производится в одном помещении, а уборка урожая (ручная или механизированная) в другом.
Так же поступают и при выгонке витлуфа, гидропонные контейнеры с корнеплодами находятся в одном помещении, а для уборки урожая контейнеры перемещают в другое. Да и при гидропонном выращивании салата на плотах в некоторых хозяйствах в Бельгии применяют механизированную уборку, попросту скашивают. Механизация посева и роботизированная высадка рассады тоже уже давно решены и применяются в тепличных комплексах, специализирущихся на коммерческом производстве рассады и декоративных растений. Вовсе не обязательно самим изобретать велосипед, очень многие технические решения давно существуют.
