Seis componentes para Agricultura en Ambiente...
Transcript of Seis componentes para Agricultura en Ambiente...
Toyoki Kozai
Japan Plant Factory Association
Seis componentes para Agriculturaen Ambiente Controlado)
Primera Conferencia Sobre Agricultura
En Ambiente Controlado (ICCEA 2015)
Hotel Sheraton, Panamá, Mayo 20-22, 2015
Contenido• Introducción
• Seis componentes de AgriculturaEn Ambiente Controlado(AAC)
• Visión, Misión y Metas De AAC
• Conceptos, Metodologia e Indices• Fabrica de la Planta con Iluminacion artificial
(FPAL)
• Tecnología invernadero
• Conclusión
Introducción
Diversos Tipos de Sistema de Producciónde Plantas Cerradas y Semicerradas
0.01 m21 m2
SPPC (Sistema de Producción de PlantaCerrado)
Camara de Crecimiento de Planta
Recipiente de cultivo de tejidosvegetales
Invernaderos
10,000 – 100,000 m2
10 m2
PPIA (Planta productoracon Iluminación Artificial)
1,000 – 5,000 m2
Plant tissueculture vessel
Seis componentes de AAC
1) Ambiente (aereo y zona de origen)
2) Luz (Densidad de flujo, espectro, duración)
3) Energía (uso eficiente)
4) Agua (Reciclaje o desperdicio de agua, ahorro)
5) Sistemas de crecimiento hidroponico
6) Solucion nutritiva, fertilizante y nutrición
Componente Tecnología
1 Ambiente Control de taza variable
2 Luz Iluminación LED suplementaria
3 Energía Bomba de Calor, Energía Natural
4 Sistema de Crecimiento
Hidroponicos, acuaponicos y
5 Agua Reducir, Rehusar y Reciclar
6 Fertilizante Control del nutriente
Tecnologias importantes en AAC
No. Desde Hasta1 Abierto Cerrado o semi-cerrado
2 Naturalmente estable
(Bajo Control)
Alto control con baja vulnerabilidad
3 Centralizado IoT,ICT(Integración distribuida y conectada)
4 Automatización Robot inteligente y flexible
5 Expansión Creación de Mercado
6 Mejoras Innovaciones
7 Cableado Inalámbrica, la computación en nube
Tendencias Tecnicas en AAC
Res
tric
cio
nes
Esquema general para la solución de la comida,ambiente y de los recursos del trilema en AAC
Visión->Misión->Metas
Concepto
Filosofía
Metodología
Tecnología
Plant production systems with CE
Visión: Desarrollar, Construir y Operar:
Sistemas para salvar el planeta atraves de la conservación del ambiente y de los recursos,mientras se produce productos de calidad que elevan la calidad de vida.
Misión 1: Disenar, construir y operar
Recurso de planta eficiente yeconómicamente factiblessistemas de producción paranuestra eco- sociedadsostenible con alta calidadde vida
11
• Un maximo de producción de alta calidad de plantas
con un minimo de variación de rendimiento utilizando
recursos mínimos en el momento óptimo, resultando
esto en mayor eficiencia de uso de recursos, costos
mínimos y emisiones contaminantes para el bienestar
humano y la sostenibilidad global , bajo dada condición
social, ambiental y condiciones de recursos.
Misión 2: Desarrollar Sistema de planta de producción para alcanzar objetivos:
Conceptos, indices y plazos claves
Conceptos claves
• Sistema de producción de planta cerrada(SPPC)
Indices Claves
• Uso eficiente de recursos(RUE)
• Presentación de costo(CP)
• Vulnerabilidad (VB)
Plazo clave
• Control de renta variable
Sistema de Producción De Planta
RRecurso
PPlantas como
Productos
Uso Eficiente de Recusos(UER) = P/R
Residuo de plantas y contaminantes
SI UER muestra su maximo valor, el Sistema esllamado “perfecto CPPS”
UERx Costo de Unidad
2. Indices claves para una producción de cosechas sustentables
• UER: Uso Eficiente de Recursos
• RC: Rendimiento de Costo (beneficio/costo)
• VB: Vulnerabilidad de UER y RC
Variación anual de (rendimiento x valor de unidad)
Recurso fijo por productoEntrada de Recurso
Valor de unidad
Rec
urs
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or
pro
du
cto
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Esquema de mejoras del UER, RC y VB atraves del uso de invernaderos y PPIA
Campo abierto Invernaderos PFALs
103
102
10
1
V
1 10 102
Entrada de Recurso o Costo de Producción
AAC es escencial para mejorar elURE, RC con menor VB y costos,Con llevando así a una mayorfactibilidad economica (redimiento ycalidad) y sustentabilidad ambiental
Por que AAC (Agricultura en ambientecontrolado)?
Estado Variable Y Tasa Variable
Estado variableTemperatura (℃), CO2 conc.(ppm), nutriente conc. (molL-1), deficit de presión de vapor de agua(kPa), biomasavegetal(kg m-2), area foliar(m2)
Tasa variable (kg, mol or J m-2 s-1)
Tasa del crecimiento de planta: tasa de fotosintesis neta,tasa de respiración oscura, tasa de absorción de agua, tasa deabsorción de nutriente
Tasa de suministro de CO2, la tasa de suministro de nutrientes, la
tasa de suministro de agua , la tasa de suministro de nutrientes ,
la tasa de consumo de energía eléctrica , PAR , PPFD
Producción de planta con luz artificial(PPIA)Producción de Planta con Luz Artificial(PPIA)
No
.de
PFA
LsEl número de PPIA ha estadocreciendo en Japón. Por que?
250
200
150
100
50
00 2009 2011 2012 2013 2014 2015 2016
Anos (2009 – 2015)
Capacidad de producciónanual:
2,500 lechugas heads/m2
Ventas: 2,500 US$/m2
PFAL con LEDs en Japón por Mirai Co. Ltd.
La capacidad de producción anual es de 100 a 200veces mas alta en el PPIA que en el campo abierto
Electricidad28%
Trabajo26%
Embalaje, envio,transportación 12%
Depreciación23%
Costo de Producción porcomponente
Consumables 3%, Semillas 2%, Reparación 2%
Suplementos 1%, Agua 1%, Alquiler de
area1%,
Miscellaneous 1%, Land rental 1%
WU
WL= KwN VA (Xin – Xout) [2]CL= KC N VA(Cin – Cout) [4]Cs
Ws
CPWT
WC VA
Xin
Cin
Iout
Wout
IinWin
Lamps h Air conditioners
PARL
AL AA
Pumps, Fans AM
IU
Xout
Cout
WUE = (WC+WP)/WS [1]
CR
Workers
PARP
Plant community WP D
VW Culture beds
CUE = CP/(CS+CR) [3]LUEL = f D/PARL [5]LUEP = f D PARP [6]EUEL = h LUEL [7]AL= PARL/h [8]COP = Hh/AA
FUEI= IU/IS
[9][10]
AT= AL + AA + AM
AA = (AL+ AM+ HV)/ COP
[11][12]
IS
Hh
HV
Tasa y Estado Variable en PFAL
Beneficios de PFAL• La mayoria de la tasa y estado variableson medidos correctamente• De esta forma, el UER, RC y VB pueden serestimados relativamente correctos.• Las relaciones entre la entrada de recursos yla salida de los mismos es relativamente facil• En consecuencia, el la mejora del procesode producción de la planta puede sergestionado de manera constante
PFAL reduce el consumo de recursos,Comparados con aquellos en invernaderos
• Pesticida en un 100% (ambiente limpio),• Agua en un 95% (reciclaje),
• Area de campo en casi un 95% (multi niveles, etc.),
• Fertilizante en un 50% (no drenaje),
• Horas laborales en un 50% (pequena area, etc.),
• Residuo de planta a50% (Environ. Control)
• Variación de rendimiento y caldiad a 90% (CPPS),
Pero, el PFAL consume mucha electricidad
Por iluminación, lo que necesita ser reducido.
La tecnología PFAL puede ser mejorada
considerablemente con el control de tasa variable
• Procecamiento de agua, ful reciclaje de desperdicios
• Eficiente operación multi niveles con LED e
hydroponicos
• Control de iluminación, aire y nutrientes
• Ahorro de energia y otros recursos
• Uso de energía natural y/o energia hibridaCo-generación- gas, combustible y energia natural
• Control de ambiente optimo para productos de alto valor
Los actuales costos porelectricidad y trabajo pueden serreducidos en un 50% dentro de 5anos, lo que hara que el PFAL seamas factible y sustentableenconomicamente
Hacia un mas economicamente
factible y sustentable PFAL
1) Mejorando la productividad y calidad
• Control de crecimiento de planta y componentes
f funcionales por ambientes controlados
• Cria de plantas adecuadas a cultivos de interior
• Maximizacion % de partes vendibles de plantasA traves de la minimizacion de recursos
• Utilizacion de modelos de crecimienton deplanta y desarrollo, y calentamiento materialY balance de PPIA
• Optimo diseno y operación de sistemas de
iluminacion LED
2) Por reducción de costos
•
•
•
•
Transplante robotico, espacio, cosecha
Visualizacion hde electricidad y de cososlaborales
Reduccion de entrada y de costo inicial de recursos
Uso de energia natural y biomasa para
la generacion de electricidad• Mejora de economía
3) Por Sistema Integrado con:
• Gestion de producción que utilizan la computación en nube
• Desarrollo de recursos humanos para las habilidades más altas
• Minería de datos grandes basado en la medición , análisis y visualización para el ciclo PDCA• Integracion de PFALs con otros sistemasbiologicos
Para serpublicado porElsevier enOctubre 2015
Editado por
T. Kozai, G. Niuy M. Takagaki
Tecnologia Invernadera Reciente
1) Tasa de Control Variable
- Enriquecimiento de balance CO2
- Nebulización para refrigeración y control VPD
2) Bomba de calor multi - propósito para calefacción / refrigeración / VPD
3) Produccion de transplantes en sistemas cerradoscon LEDs
4) Ilimunación LED
5) Sistema CE inteligente, distribuido
Enriquecimiento del balance CO2
Enriquecer CO2 para mantener laconcentración diaria de CO2 en elinterior del invernadero al mismonivel que fuera para la promociónde la fotosíntesis de los cultivos ypor lo tanto del rendimiento
Co
nce
ntr
ació
n d
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O2
(p
pm
)
7:0
07
:20
7:4
08
:00
8:2
08
:40
9:0
09
:20
9:4
01
0:0
01
0:2
01
0:4
01
1:0
01
1:2
01
1:4
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2:0
01
2:2
01
2:4
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3:0
01
3:2
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3:4
01
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01
4:2
01
4:4
01
5:0
01
5:2
01
5:4
01
6:0
01
6:2
01
6:4
01
7:0
0
Rad
iaci
ón
so
lar
(kW
/m2)
1) El agotamiento de concentración de CO2 por 100-
150 ppm en el invernadero de tomate con
ventiladores de techo completamente abierto
34
10.90.80.70.60.50.40.30.20.10
600
550
500
450
400
350
300
250
200
Radiacion solar externa
CO2 conc. outside
Concentracion interna de CO2
Tiempo del dia(hora: min.)(Junio 14, 2014, Universidad Chiba, Japon)
T. Sekiyama (Data no publicada)
CO
2co
nta
ine
r
CO2
2) Concepto de Null balance CO2 enrichment
Perdida de CO2 = N*V*(Cin – Cout)
Pn = Tasa de suministro de CO2 CO2
Cin = 400 ppm
PnTasa sintetica
CO2 es suministrado
para mantener Cin
Igual a Cout.
N: No. de intercambio de aire
V: Volumen de aire
3) Controlador de CO2 aplicable a ‘enriquecimiento del balance de
CO2’
C.H.C. System Co. Ltd. Model SA-K03, Japan, Price: ca. 100 US$
De
gas
CO
2co
nte
ned
or
CO2
controlladorCO2 sensorpara Cin
CO2 sensorespara CoutVentiladores abiertos?
CO2
Sí Cout > Cin + Δ, entonces la valvula de CO2
abre
4) Null balance CO2 controlador para
suministrar gas CO2 para mantener Cin = Cout
Cuando Cin = Cout, tasa de suministro de CO2
es igual a Pn de cosechas crecidashidroponicamente
----- Pn posible estimación
CO
2co
nce
ntr
acio
n
7:0
0
7:2
0
7:4
0
8:0
0
8:2
0
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0
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0
9:2
0
9:4
0
10
:00
10
:20
10
:40
11
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11
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11
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12
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12
:20
12
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13
:00
13
:20
13
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14
:00
14
:20
14
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15
:00
15
:20
15
:40
16
:00
16
:20
16
:40
17
:00
Tasa
de
sup
lem
ento
de
CO
2(g
/s)
Rad
iaci
on
so
lar(
kW/㎡
)
38
1
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
600
550
500
450
400
350
300
250
200
5) Cursos de tiempo diario deCin, Cout, y sudiferencia de tasa de suministro de CO2 en un buen dia
Concentracion interna de CO2Radiacion solar externa
Concentracion externa de CO2
Tasa de suplemento de CO2 (≒Pn)
Tiempo de dia (hora: min.)Marzo 4, 2014, Universidad Chiba, Japon
T. Shibuya (unpublished data)
Ventiladoreas abiertos
7) Expectativa de mejora de redimiento ybeneficio economico
• Nederhoff ( 1994 ) mostró que el rendimiento
de tomate se incrementó en un 19 % cuando la
concentración de CO2 se elevó desde 250 hasta
350 ppm, y el aumento fue de 16 % cuando se
fue levantado 350 a 450 ppm ( Nederhoff y
Vegter , 1994 ) .
• Experimento el rendimiento de tomate está
en marcha en la Universidad de Chiba , Japón.
Control de la tasa de nebulización variable para la refrigeración por
evaporación y control de VPD
Tasa de nebulización se ajustaproporcionalmente a la temperaturao la diferencia entre el conjunto VPDpunto y el valor medido .
1) Propositos y caracteristicas
Propositos• Enfriamiento por evaporación durante el día durante la ventilación• La humidificación para el control de VPD durante el día• Aspersión de agroquímicos en la noche (en el experimento )
• La tasa de nebulización se controla proporcionalmente a la diferencia entre los puntos de ajuste real y objetivo,usando un compresor inversor controlado ( de 2 a 6 MPa).
• El número de tuberías con boquillas para ser operados también proporcionalmente controlada.
Caracteristicas
2 ) Los componentes del controlador de velocidad variable de nebulización
Ave. diámetro de gota es de 20 mm
Unidad sensorialControl inteligenteDe unidad
No humectación de las hojas
iphone
boquillas de niebla
Outside
Inside
Air
Tem
p.(℃)
VP
D(
kPa)
30
20
10
10:00 12:00
0.16
14:00 15:00
20.12
1 0.08
0.04
010:00 12:00 14:00
0.000.00
3) Control de VPD a 1 kPa y temp.
mas baja que ca. 30 C en un buen dia.
0.0010:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00
35
30
25
20
15
10
5
Solar radiation(kW m-2)
14:00
m-2 s--1)
Tiempo de dia (hora: min.)
Inside
Outside
1.01
0.80.6
0.4
0.2
0.0010:00 11:00 12:00 13:00
Tasa de nebulización(g0.16
0.12
0.08
0.04
0010:00
2.50
2.00
1.50
1.00
0.50
12:00 14:00Time of day (hour: min.)
10:00 12:00 14:00
Mayo 22, 2013 en Universidad Chiba, Japon. Area de piso invernadero: 990 m2
T. Nukaya (data no publicada)
Tiempo de dia (hora: min.)
Polivalente controlador de la bomba de calor de alta eficiencia energética para la calefacción , la refrigeración y deshumidificación
• La reducción de los costos de calefacción de 20 a 30 %
y las emisiones de CO2 en un 50 %
• Enfriamiento por la noche en verano, lo que se traduce
también en la reducción de la temperatura media diaria
• Deshumidificación para aumentar VPD en
noche y en días de lluvia
• Refrigeración durante el día para permitir a los ventiladores que
cerrar por la alta concentración de enriquecimiento de CO2 y / o
para la recolección de agua de condensación
1) Propositos
COPc =
Calor absorbido para enfriamientoConsumo de electricidad de la bomba
Para calentamientoEl calor generado para la calefacción
consumo de electricidad de la bomba de calor
Codigo de compania A B C D
COPpara calentamientoEn Tinof20C&Toutof7C
5.8 5.7 5.5 4.9
COP para calentamientoEn Tinof15C&Toutof7C
3.8 3.8 3.8 3.2
COP para enfriamientoenTinof27C
&Toutof35C
4.8 5.0 5.5 3.8
COP 8- 8- 8- 7-
3)COP (Coeficiente de rendimiento) para calentamiento y
enfriamiento de bombas de calor por 4 companies en Japon
Note: 200 V, 3 phases.Electricity consumption = (Heating or cooling capacity)/COP
El rendimiento del mercado capaz frutos de tomate
Tiempo de tratamient
o nocturno
No. defrutas/plant
a
Peso fresco(g/fruit)
Rendimiento
(kg/plant)
Rendimiento2
(kg/m/4months
20℃ 7.4a 152 1.15a 6.6
Control(Ave.25℃)
3.4b 128 0.44b 2.5
5) Rendimiento mejora de primero a tercero racimos de
frutos de tomate por la noche de verano de
enfriamiento utilizando bombas de calor.Ohishi and Moriya (2009)
Fechas del transplante, inicio y final de la cosecha : 08 de agosto , 09 de octubre y 22 de diciembre ,2008. consejos Dispara fueron atrapados después de la floración de la tercera armadura .
Tem
pe
ratu
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(C)
Co
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de
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de
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a(L
/mim
.)
Rad
iaci
on
sola
r in
tern
a(k
W/m
2)
Temperatura de aire interna
6 ) Deshumidificación , Calefacción , Refrigeración yNebulización con ventilación en el mismo díaEl uso de un controlador Modo –Cambio
1.200
1.000
0.800
0.600
0.400
0.200
0.000
35.0
30.0
25.0
20.0
15.0
10.0
5.0
0.0
By T. Sekiyama and E. Asao
0 6 4 8 12
Abril 12-13, 2014 en Universidad Chiba, Japo nDehumidificationby HP
Solar radiation inside
Electricity consumptionof HP
12 16 18 22 0 2Time of day (hour)
IluminacionLED• Sistemas de produccion de transplante cerrado
• Iluminación Suplementaria para EOD , fotoperiodo , DLI
Control de Ambiente Integrado
Ambiente, facilidadY economia
4.6 Sistema de control ambiental integrado
Null balanceCO2 IC Otros ICsBomba de calor
ICNebulizacion
IC
SensoersSensoresSensoresSensorws UnidadUnidadUnidadUnidad
Data de comunicacionData grande
Sistema de nucleo
Formulacion por
data de mineriagestiones
Varios modelos ,puntos de ajuste
Unidad : unidad de accionamiento Control ambienta
El tiempo de
vida de los
clientes del
Mercado de
Cumplimiento
Conclusion
• La producción de alimentos de efectoinvernadero sostenible es un tema crítico en el
siglo 21 .• RUE , CP ( funcionamiento de coste ) y VB (vulnerabilidad ) son los principales índices para evaluar la sostenibilidad de los alimentos o la producción de cultivos
• Con el fin de mejorar el rendimiento y la calidad deproducir con el aporte mínimo de recursos, costos ,emisiones contaminantes y de riesgo ambiental ,sistema cerrado o semi - cerrado puede ser útil.
Co
ntr
olle
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agri
cult
ure
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wel
fare
wit
hQ
OL
Ninos
forestry, fishery
horticulture
Environmental
conservation
Medicine/welfare/
care/chemicals
Post-genome
industry
Leisure
Life-long
learning
Sociedad del bienestar sostenible se realiza por la evolución de la comida-entorno de la salud ecológica de la industria con PPIA ylos sistemas de producción de plantas de invernadero
Educación industria / conocimiento Servicioindustrial
Manufactura Industria saludableambiente alimenticio
BioindustriaPlantas medicinales
Agriculture,
comidaCosmetics
Sports
Diettiitics&Nutrition
Referencias1) Kozai, T, 2013. Plant factory in Japan –Current situation and perspectives
-. Chronica Horticulturae. 53(2): 8-11.
2) Kozai, T. 2013. Resource use efficiency of closed plant production system
with artificial light. Proc. Jpn Acad., Ser. B 89. 447-461.
3) Kozai, T., Genhua Niu and M. Takagaki. 2015. Plant Factory. Elsevier (in
press) .
4) Kozai, T., C. Kubota, M. Takagaki and T. Maruo. 2105. Greenhouse
Environment Control Technologies for Improving the Sustainability of Food
Production. Acta Horticulturae (in press).
5) Nederhoff, E. M., & Vegter, J. G. 1994. Photosynthesis of stands of tomato,
cucumber and sweet pepper measured in greenhouses under various
CO2-concentrations.Annals of Botany, 73(4), 353e361.
6) Stanghellini, C. and Kempkes F.. 2008. Steering of fogging: control of
humidity, temperature or transpiration? Acta Hort. 797: 61-67.
2015/5/6 56
Gracias por su amable atencion
Pintado por Yukiko Takaoka
•
•
•
•
Retos
Luz verde, aplicacion LED
Educacion, auto aprendizaje, aprendizajeintegrado
Producción de plántulasControl ambiental integrado
Desde campo de cultivo hasta Sistema de cultivocerrado
1 m2
m2
10,000 m2
Invernadero
GH1,000 m2
PPIA
CPPSPlant Growth Chamber
Plant Tissue Culture Vessel
Metodologia en comun aCEA
Modelacion, simulacion, diagnostico, control,Inteligencia artificial usando computacion
Efectos ambientales sobre el crecimientode plantas en desarrollo
Bombas de calor
Iluminacion
Medida, analisis y control de balance y energia
Tecnologias avanzadas similares a AAC
• ICT (Informacion y comunicacion
tecnologica)
- Detección de imagen , análisis y procesamiento
- Minería de datos grande , computación de nube inteligente
•
•
•
•
Modelado - 3 - D Gráfico, interactivo -
Control Integral (Internet)
Tasa de control variable
LED (luz emitiendo Diodos ) Iluminación
Biomasa vegetal: Hoja , tallo , raíz , fruta, etc.
ProductoRendimiento, calidad, valor
Tasaplantacrecimiento
Residuo de planta
Medición y tipos de control variableson cada vez más importante
Temp., CO2,Humedad,Luz, Nutriente
Las tasas de fotosíntesis, la
respiración , la transpiración ,
nutriente / absorción de agua
Entrada de recurso y resultado de producto (tasavariable) en Sistema de planta de produccion
Sistema de Planta de Produccion
Entrada de recurso(Tasa variable)
Resultado deproducto
(Tasa variable)
InvernaderoEnfriamiento evaporativo,
calentamiento,
Ventilacion, Control de peste
La agricultura urbana , la agricultura vertical ,Hidroponía , Educación / formación, Automatización de Marketing , trastornos fisiológicos , eficiencia en el uso de recursosLa fotosíntesis / respiración, Saneamiento, Aquaponics , bomba de calor , el enriquecimiento de CO2
PPIAReduccion de costo de
electricidadDiseno de PPIA , pequenas
PPIA Cultura organica,cubrimiento de materiales
Hea
tin
gco
stin
win
ter
(US$
/m2)
1.6
Oil Price(US$/L)
30
20
10
0
considerado
COP: COP of HP at temp.of 7 C outside and 20 C inside
Maebashi city, JapanAve. daily max. temp.:13.1℃Ave. daily min. temp:3.5℃
(Ohyama and Kozai, 2008)
1.21.00.8
0.4
Air temperature set point (℃)
4) Costo de calentamiento en invierno afectado por
punto de temp por calentador de aceite y bomba de calor.
Note: Cosoto inicial no
In 2014, heavy oil price is ca. 1 US$/L & COP
is 4-5 in Japan.
En 2014, el precio de aceite pesado es ca. 1
US$/L y COP is 4-5 en Japon.
• Tasa variable con una unidad de tiempoTasa de suministro de agua , la tasa de suministro de CO2 , la tasa de transpiración , tasa de fotosíntesis neta , tasa de crecimiento , el rendimiento por día , RPD
• Variable de estado sin una unidad de tiempo
Temperatura, VPD, concentracion de CO2,pH y EC de solucion de nutriente
Medición y control continuode la tasa de las variables son importantes!
6 ) La estimación de la tasa de in situ en las variables tales como la tasa de fotosíntesis neta en un invernadero hidropónico
1
2
3
4
• Tasa estimada de transpiracion
Hand et al. (1973), Dayan et al. (2004),
Stanghellini & Kempers (2008), Li et al. (2012)
• Estimar Número de intercambios de aire utilizando
vapor de agua como gas trazador
• El tipo de cambio de CO2 estimado en base a la tasa
de ventilación y ( Cin - Cout )
• Estimar la tasa de fotosíntesis neta en base a la tasa
de suministro de CO2 y el tipo de cambio de CO2
Tasa
foto
sin
téti
can
eta,
Pn
Concentracion de CO2(ppm)
0
CO2conc.afuera
ED
B
A
300 400
F
Optima temp. yPPFD
CAlta temp. y/oBajo PPFD
1000
3) Un esquema que muestra el significativoaumentar en Pn por Null balance enrinchment de CO2 y nebulización para la refrigeración
100
3.1 Problemas de control del medio ambiente y sus soluciones (1)
• Bajo conc CO2 al mediodía en los días claros cuando LAI 11 ===Controlador de balance de CO2 Null para GH con ventiladores
abiertos• Alta temperatura durante el dia en verano• Alto VPD (o bajoRH) durante el dia cuandoLAI < 1
2. === Controlador de nebulizacion para enfriamiento y humidificacion• Alto costo de calentamiento debido al alto precio del combustible
• Alta temperatura en la noche en verano
• Bajo VPD (o alto RH) en la noche y en dias lluviosos y nublados
3. ===Controlador de la bomba de calor para calefacción, refrigeración y deshumidificación
• Trasplantes a menudo no son resistentes a las enfermedades y el estrés ambiental
4. ===Producción de trasplantes de calidad incluyendo injertados que utilizan CPPS con / sin LEDs
3.2 Problemas de control del medio ambiente y sus soluciones
• Bajo PAR en invierno
5. === Controlador de luz suplementaria
6. === acristalamiento de película delgada con alta transmisión de la luz7. === Planta mejora morfológica
• Tasas de fotosíntesis y transpiración netas Canopyinmensurable
8. === controlador de tasa variable
(e.g., Hand, D W et al., 1991; Dayan, E et al., 2004)
• Alto costo de Sistema de control ambiental integrado.9. === Red integradora de control ambiental
sistema con controladores inteligentes distribuidos
Tasa
de
tra
nsp
irac
ion
1.5
1
0.5
00 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.6
Deficit de presion de vapor de agua(VPD) kPa
4.2 Controlador de nebulizacion con un invertidor
1) Componentes de controlador de nebulizacion
2) Propositos y caracteristicas
3) Resultados de VPD y controlador de temperaturaDifusion
CoeficienteAlti
Medio
Bajo
CO
2co
nta
ine
r
CO2
CO2 CO2
Cin
Pn
Cin = 400 ppm
Cout =400 ppm
CO2S
4.5 Concepto de control de tasa variable
Pn = S - N*V*(Cin – Cout) + a V: Volumen de Aire
CO2 essuministradopara mantenerCin
Igual a Cout.
Cout
N: No. de intercamcio de aire
S: CO2 Tasa de suplemento
Agr
icu
ltu
ra e
n a
mb
ien
teco
ntr
ola
do
(CEA
)
Sistema de planta de produccion cerrado (CPPS)
Con lamparas
Planta productora con luz artificial(PPIA)
Breve resena historica de Toyoki Kozai
1970 1980 1990 2000 2010 2015Ambiente de luz invernadera, calentamiento, enfriamiento,
ventilacion, bomba de calor, enriquecimiento de CO2, etc.
Micro-propagacion
Libre de azucar