Εργαστήριο Γεωργικών και Θερμοκηπιακών Κατασκευών

Υπεύθυνη Εργαστηρίου: Αγγελική Καυγά, Αναπλ. Καθηγήτρια

Email:

Τηλ.: 26310 58215

Στο Εργαστήριο Γεωργικών και Θερμοκηπιακών Κατασκευών, η εκπαίδευση των φοιτητών και η έρευνα εστιάζονται στις Θερμοκηπιακές Κατασκευές, στις Ανανεώσιμες Πηγές Ενέργειας (ΑΠΕ) στον Αγροτικό τομέα, στην Γεωργία Ακριβείας και στην Ευφυή Γεωργία έχοντας ως δεδομένο ότι βρισκόμαστε στην Agriculture 4.0 – The Future of Farming Technology

Εκπαίδευση/Έρευνα

Πιο συγκεκριμένα, η εκπαίδευση/έρευνα αφορά:

Την δομική και θερμική βελτιστοποίηση των θερμοκηπίων για μείωση της ενεργειακής κατανάλωσης
Την εφαρμογή της Υπέρυθρης ακτινοβολίας (IR) στην θέρμανση του περιβάλλοντος του Θερμοκηπίου και των Αγροτικών κτηρίων
Τα Ενσωματωμένα Φωτοβολταϊκά συστημάτα (GIPV) στην οροφή του θερμοκηπίων
Την διαχείριση μικρο-μακροκλίματος θερμοκηπίων μέσω δικτύου αισθητήρων και αυτοματισμών
Τα Συστήματα Αυτομάτου Ελέγχου, Σύγχρονες ψηφιακές Τεχνολογίες (ICT) και Ρύθμιση Διεργασιών στα θερμοκηπιακά συστήματα
Τα ολοκληρωμένα ρομποτικά συστήματα διαχείρισης θερμοκηπιακών μονάδων (cablebots – agbots), βασισμένα σε ΙοΤ τεχνολογίες.

Θερμοκήπια — Ενσωματωμένα στην οροφή του θερμοκηπίου τα ημι-διάφανα φωτοβολταϊκά πλαίσια

Παράδειγμα εφαρμογής των ανωτέρω τεχνολογιών

Κατά το ακαδημαϊκό έτος 2021 – 2022, στο Πανεπιστήμιο Πατρών αναπτύχθηκε η πρωτοβουλία ενός εγχειρήματος που αποσκοπεί στην ανάπτυξη καινοτόμων τεχνολογιών που έχουν την δυνατότητα να φέρουν πιο κοντά τους φοιτητές, στον πρωτογενή τομέα, έναν τομέα που αποτελεί τον σημαντικότερο πυλώνα της ελληνικής οικονομίας και στην πράσινη ενέργεια, η οποία αποτελεί μία ΄΄ασφαλή΄΄ και σημαντική διέξοδο στο ενεργειακό πρόβλημα που μαστίζει την εποχή μας.

Στα πλαίσια συνεργασίας μεταξύ τριών (3) εργαστηρίων των τμημάτων Βιολογίας, Γεωπονίας και Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών, το θερμοκήπιο του Πανεπιστημίου Πατρών βρέθηκε στο επίκεντρο του ενδιαφέροντος ως κοινή ερευνητική υποδομή (Core Facility).

Η συγκεκριμένη δομή διακρίνεται για την πραγματική του κλίμακα (205 m²) και την απόλυτη φυσική ομοιότητά του με παραγωγικά θερμοκήπια, γεγονός που δίνει το πλεονέκτημα στις ερευνητικές διεργασίες που διεξάγονται πάνω σε καινοτόμες τεχνολογίες να έχουν εμφανές και άμεσο αντίκρισμα στην Πανεπιστημιακή κοινότητα και στην κοινωνία συνολικότερα.

Πιο συγκεκριμένα επιτεύχθηκε:

Ηλεκτρομηχανολογική αναβάθμιση τού εξοπλισμού
Λειτουργία Αυτόματου Μετεωρολογικού Σταθμού (ΑΜΣ), με όλους τους απαραίτητους αισθητήρες για την καταγραφή όλων των κλιματικών παραμέτρων του μακροκλίματος,
Λειτουργία συστημάτων λήψης μικροκλιματικών δεδομένων (ad hoc systems) εντός του θερμοκηπίου,
Αναβάθμιση σε Ψηφιακό θερμοκήπιο μέσω του ρομποτικού συστήματος Ευφυούς Γεωργίας (ΚΥΤΙΟΝ) με βάση το Διαδίκτυο των Πραγμάτων (IoT).

Το ΚΥΤΙΟΝ αναπτύχθηκε σε συνδυασμό με τo κατάλληλο software από τους φοιτητές του τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών από τους φοιτητές Δ. Μπίτα & Ν.Κ. Παπασταύρο (2^ο βραβείο του 10^ου Διαγωνισμού Καινοτομίας & Τεχνολογίας της Εθνικής Τράπεζας).

Το ΚΥΤΙΟΝ έχει την δυνατότητα καταγραφής των συνθηκών μικροκλίματος του θερμοκηπίου και την πλήρη αυτοματοποίησή των λειτουργιών του μέσω Συστήματος Υποστήριξης Λήψης Αποφάσεων (DSS). Επιπλέον, η RGB κάμερα που διαθέτει δίνει την δυνατότητα της real-time παρακολούθησης των φυτικών θόλων

(V. Thomopoulos, D. Bitas, K. N. Papastavros, D.Tsipianitis and A. Kavga, 2021, Development of an Integrated IoT-Based Greenhouse Control Three-Device Robotic System, Agronomy 11, 405, https://doi.org/10.3390/agronomy11020405 .

Ρομποτικό σύστημα Ευφυούς Γεωργίας (ΚΥΤΙΟΝ)-Μετεωρολογικός Σταθμός — Ρομποτικό σύστημα Ευφυούς Γεωργίας (ΚΥΤΙΟΝ) εντός του θερμοκηπίου – Αυτόματος Μετεωρολογικός Σταθμός πλησίον του θερμοκηπίου

Ως προς την ενεργειακή πλευρά, η ανάγκη για την δημιουργία ενός αυτόνομου ενεργειακά θερμοκηπίου οδήγησε στην ενσωμάτωση στην οροφή του θερμοκηπίου σειράς καινοτόμων ημι-διάφανων φωτοβολταϊκών μονάδων (BSG 250-49), κατάλληλα σχεδιασμένων για θερμοκήπια από την ελληνική εταιρεία Brite Solar. Λαμβάνοντας υπόψη την αναγκαιότητα της ηλιακής ακτινοβολίας για τον φυτικό θόλο, αλλά και ενεργειακές ανάγκες, όπως π.χ. η θέρμανση, ο σχεδιασμός τους είναι τέτοιος ώστε να επιτρέπουν την ροή της απαραίτητης για την καλλιέργεια ηλιακής ακτινοβολίας, καθώς χαρακτηρίζονται από υψηλή ηλιακή διαπερατότητα, αλλά και υψηλό βαθμό σκέδασης του φωτός, γεγονός που δίνει το πλεονέκτημα αποφυγής επιμέρους έντονων σκιάσεων από πιθανά σκελετικά στοιχεία που βρίσκονται κάτω από αυτά.

Βασικό χαρακτηριστικό των φωτοβολταϊκών μονάδων είναι το γεγονός ότι πρόκειται για φωτοβολταϊκά τύπου διπλής όψης (bifacial), αυξάνοντας την παραγωγή ενέργειας, καθώς η παραγωγή ρεύματος βασίζεται στο φως που προσπίπτει και στις δύο πλευρές της μονάδας, παρουσιάζοντας μέγιστη ονομαστική ισχύ 250 W. Τις φωτοβολταϊκές μονάδες συνοδεύουν η απαραίτητη μπαταρία για την αποθήκευση ενέργειας, ένας ρυθμιστής φόρτισης και ένας υβριδικός inverter, ο οποίος έχει την δυνατότητα χρήσης της ενέργειας του δημόσιου δικτύου αν κριθεί απαραίτητο.

Για την μελέτη και τον έλεγχο της απόδοσης των φωτοβολταϊκών μονάδων και της παραγωγής/κατανάλωσης ενέργειας, προστέθηκαν μετρητές, οι οποίοι έχουν την δυνατότητα καταγραφής όλων των απαραίτητων δεδομένων, όπως ρεύμα, τάση κ.ά., βασιζόμενοι στο πρωτόκολλο ZigBee για την μετάδοση των δεδομένων αυτών (Meazon, εταιρεία Διαχείρισης ενέργειας, ευφυών κτιρίων & πόλεων).

Beyond the State of the art: η επόμενη ημέρα του παραπάνω εγχειρήματος περιλαμβάνει την εγκατάσταση συστημάτων που θα χρησιμοποιούν την παραγόμενη ενέργεια, όπως π.χ. την εγκατάσταση ενός σταθμού φόρτισης ηλεκτρικών ποδηλάτων/πατινιών για χρήση τους από τα μέλη της Ακαδημαϊκής Κοινότητας του Πανεπιστημίου Πατρών.