بررسی و مقایسه اثرات زیست محیطی تولید خیار گلخانه ای با منابع انرژی خورشیدی و فسیلی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل کارشناسی‌ارشد گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

2 گروه مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 استادیار، گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده کشاورزی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

4 دانشیار گروه مهندسی مکانیک بیوسیستم، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

چکیده

در این مطالعه به بررسی ارزیابی چرخه حیات تولید خیار گلخانه‌ای در شهرستان‌های کرج، هشتگرد، نظرآباد و اشتهارد و به کارگیری سه سامانه تامین انرژی مرسوم (استفاده از انرژی الکتریسته با منبع سوخت فسیلی و استفاده از گازوییل برای گرمایش گلخانه)، فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی پرداخته شد. بدین منظور میزان انرژی مصرفی معادل سوخت و الکتریسیته مورد نیاز محاسبه و برای تامین آن سامانه‌های خورشیدی فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی با استفاده از نرم‌افزار TRNSYS شبیه‌سازی و طراحی شدند. در گام بعد نیز با استفاده از روش IMPACT2002+ به بررسی انتشار آلاینده‌ها در سناریوهای مختلف تولید خیار پرداخته شد. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که تعداد حداکثر پنل موردنیاز برای سامانه‌های فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی به ترتیب 160 و 159 عدد به‌منظور کشت یک هکتار خیار گلخانه‌ای می‌باشد. نتایج ارزیابی چرخه حیات نشان داد که در تمامی رده‌های آسیب سامانه خورشیدی فتوولتاییک کمترین مقدار انتشار را به خود اختصاص داده است. همچنین نتایج نشان داد که در میزان جمع کل انتشارت، سامانه مرسوم بالاترین میزان انتشار را به خود اختصاص داده و پس ‌از آن سامانه فتوولتاییک-حرارتی وجود دارد. در سه سامانه مرسوم، فتوولتاییک و فتوولتاییک حرارتی به ترتیب سوخت گازوئیل، پنل‌های فتوولتاییک و پنل‌های فتوولتاییک حرارتی و در موازات با انتشارات درون مزرعه بالاترین سهم را در انتشارات رده‌های آسیب دارا می‌باشند. نتایج نشان داد که بالاترین میزان رده های خسارت سلامتی انسان و کیفیت زیست‌بوم به ترتیب به میزان 005/0 DALY و 9215 PDF*m2*yr در سناریو تولید انرژی با استفاده از سامانه فتوولتاییک و در بخش رده های خسارت تغییر اقلیم و منابع به ترتیب به میزان 6629 kg CO2 eq. و 145446 MJ primary با استفاده از سامانه‌ی تولید انرژی به روش مرسوم بدست آمدند. نتایج شاخص نهایی زیست محیطی نشان داد که در بین این سه سامانه، سامانه فتوولتاییک از لحاظ زیست محیطی بهترین سناریو است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating and comparing the environmental Impacts of greenhouse cucumber production with solar and fossil energy sources

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Hosseini-Fashami 1
  • Ali Motevali 2
  • Ashkan Nabavi 3
  • seyyed Jafar Hashemi 4
1 Department of Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran .
2 Department of Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
3 Department of Mechanical Engineering of Biosystems, Faculty of Agriculture, Razi University, Kermanshah, Iran
4 Department of Biosystem Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

This study investigates the life cycle assessment of cucumber greenhouse production in four cities, Karaj, Hashtgerd, Nazarabad, and Eshtehard, during the crop year 2016-2017, using three energy production systems: conventional (using electricity from fossil fuel sources and diesel for greenhouse heating), photovoltaic, and photovoltaic-thermal. The equivalent amounts of energy consumption were calculated and simulated using TRNSYS software to determine the fuel and electricity requirements of the photovoltaic and photovoltaic-thermal systems. In the next step, IMPACT2002+ method was used to investigate the pollution incidence in the scenarios for cucumber production. The results of life cycle assessments showed that in all photovoltaic system damage categories, the emissions were the least. In addition, the results showed that the total emissions were the highest in the conventional system, followed by the photovoltaic thermal system in the next well. Simulation of solar systems also showed the maximum number of panels needed for photovoltaic and photovoltaic-thermal systems in greenhouse production of 160 and 159 in order to cultivate one ha of cucumber greenhouse production. The life cycle assessment results showed that in all damage categories of the photovoltaic solar system, it has the lowest emission. Also, in the three systems, diesel fuel, photovoltaic and photovoltaic-thermal systems and in parallel with in-field emissions, have the highest share in the injury category emissions. The results showed that the highest level of damage categories, include of human health and ecosystem quality, are 0.005 DALY and 9215 PDF*m2*yr, respectively, in the scenario of energy production using the photovoltaic system and in the damage categories, include of climate change and resource amount of 6629 kg CO2 eq. and 145446 MJ primary were obtained using the conventional energy production system. Results showed that the photovoltaic solar system was the best scenario in all three scenarios.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Energy consumption
  • Greenhouse
  • Life cycle
  • Solar technologies