1.2 Coordonnées des personnes-ressources et des institutions impliquées dans l'évaluation et la documentation de la Technologie

Nom du projet qui a facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)

ICARDA Institutional Knowledge Management Initiative

Nom du ou des institutions qui ont facilité la documentation/ l'évaluation de la Technologie (si pertinent)

International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA) - Liban

1.3 Conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées

Le compilateur et la(les) personne(s) ressource(s) acceptent les conditions relatives à l'utilisation par WOCAT des données documentées:

Oui

1.4 Déclaration sur la durabilité de la Technologie décrite

Est-ce que la Technologie décrite ici pose problème par rapport à la dégradation des terres, de telle sorte qu'elle ne peut pas être déclarée comme étant une technologie de gestion durable des terres?

Non

2.1 Courte description de la Technologie

Définition de la Technologie:

The technology integrates off-grid soil-less cultivation within a net house, utilizing solar-powered root zone cooling and ultra-low energy irrigation, thus significantly enhancing water and energy efficiency for sustainable agriculture in arid regions. This innovation is a key contribution within the Water-Energy-Food Nexus, addressing the unique challenges of food production in the Middle East.

2.2 Description détaillée de la Technologie

Description:

Achieving food production and food security in the Middle East is challenging due to the region's arid climate. Net houses and greenhouses offer potential solutions by improving water efficiency and providing better climate control. However, traditional greenhouses require substantial water and energy inputs. This challenge is directly linked to the Water-Energy-Food (WEF) Nexus, which offers integrated solutions to these interconnected needs.
In 2022, the International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA) began experimenting with various greenhouse models in the United Arab Emirates (UAE) to develop an optimal WEF solution. The outcome of these experiments is a water- and energy-efficient “net house” with several advantages.
One major issue with conventional greenhouses is their high water use due to the inefficiency of traditional soil bed systems. ICARDA’s research highlighted that simplified closed soil-less production systems can reduce irrigation water needs by more than 50%. These systems also offer additional benefits, including shorter cropping cycles, no risk of soil degradation or contamination, higher resource efficiency, and lower operational costs, as they eliminate the need for sterilization, soil cultivation, base fertilizers, and weed control.
Traditional greenhouses typically use pads and fans for cooling, but these systems have significant drawbacks. They are costly, require frequent maintenance and replacements, and consume a large amount of electricity. It's also noteworthy that most Gulf countries have recently increased their electricity prices. One approach to reducing cooling needs is to use a net house instead of a traditional greenhouse, combined with ventilators.
Another factor contributing to high energy consumption in traditional greenhouses is the use of conventional drip irrigation systems. In collaboration with the Massachusetts Institute of Technology (MIT), ICARDA researched energy-efficient drip irrigation systems, leading to the development of Ultra Low Energy (ULE) drippers. These drippers reduce pumping energy by 80%, which in turn lowers the number of solar panels required, making the system more cost-effective.
The efficient WEF Nexus solution proposed by ICARDA comprises five key technologies:
1.Closed soil-less production system: A hydroponic system with fertigation.
2.Net house: A structure that allows airflow while protecting crops from insects and adverse weather.
3.Ultra-low pressure irrigation system
4.Root zone cooling: In soil-less systems, cooling the root zone is easier and more cost-effective through ventilation.
5.Low-cost solar energy: The rapid decline in the cost of solar panels enhances the system's affordability.

This case study focuses on irrigation and fertigation solar powered solution with a Hybrid AC/DC root zone cooling. It is hybrid, which implies that there are no batteries to keep the house running at night and when sunshine is insufficient, it takes electricity from the grid. Compared to conventional cooled greenhouses, the net house measuring 8x30 meters offer multiple benefits compared with traditional greenhouses:
•Energy savings of 80% to 90%
•Extended production periods without any reduction in yield or quality
•Significantly lower costs
•Dramatically improved water productivity
•A 14% increase in net returns and a 28% reduction in costs.

This innovation demonstrates the effectiveness and necessity of integrated Water-Energy-Food strategies and contributes to a more water, energy, and food-secure Middle East.

2.3 Photos de la Technologie

2.4 Vidéos de la Technologie

2.5 Pays/ région/ lieux où la Technologie a été appliquée et qui sont couverts par cette évaluation

2.6 Date de mise en œuvre de la Technologie

Si l'année précise est inconnue, indiquez la date approximative: :

• il y a moins de 10 ans (récemment)

2.7 Introduction de la Technologie

Spécifiez comment la Technologie a été introduite: :

• grâce à l'innovation d'exploitants des terres
• au cours d'expérimentations / de recherches
• par le biais de projets/ d'interventions extérieures

Commentaires (type de projet, etc.) :

Greenhouse and net houses were already present.

3.1 Principal(aux) objectif(s) de la Technologie

• améliorer la production
• s'adapter au changement et aux extrêmes climatiques et à leurs impacts
• atténuer le changement climatique et ses impacts
• créer un impact économique positif

3.2 Type(s) actuel(s) d'utilisation des terres, là où la Technologie est appliquée

Les divers types d'utilisation des terres au sein du même unité de terrain: :

Non

3.3 Est-ce que l’utilisation des terres a changé en raison de la mise en œuvre de la Technologie ?

Est-ce que l’utilisation des terres a changé en raison de la mise en œuvre de la Technologie ?

• Non (Passez à la question 3.4)

3.4 Approvisionnement en eau

Approvisionnement en eau des terres sur lesquelles est appliquée la Technologie:

• pleine irrigation

Commentaires:

Hydroponic system

3.5 Groupe de GDT auquel appartient la Technologie

• gestion intégrée de la fertilité des sols
• gestion de l'irrigation (incl. l'approvisionnement en eau, le drainage)
• technologies d'efficacité énergétique

3.6 Mesures de GDT constituant la Technologie

Commentaires:

A7: Soil-less cultivation

3.7 Principaux types de dégradation des terres traités par la Technologie

Commentaires:

The net house protects soils and crops from wind and water erosion. By soil-less cultivation and rootzone cooling, less water is required hence it indirectly addresses the decline in water resources.

3.8 Prévention, réduction de la dégradation ou réhabilitation des terres dégradées

Spécifiez l'objectif de la Technologie au regard de la dégradation des terres:

• prévenir la dégradation des terres
• s'adapter à la dégradation des terres

Commentaires:

The net house is an adaptive measure to LD however, by its higher energy- and water efficiency it indirectly prevents further degradation.

4.1 Dessin technique de la Technologie

4.2 Informations générales sur le calcul des intrants et des coûts

Spécifiez la manière dont les coûts et les intrants ont été calculés:

• par entité de la Technologie

autre/ monnaie nationale (précisez):

Dirham

Indiquez le taux de change des USD en devise locale, le cas échéant (p.ex. 1 USD = 79.9 réal brésilien): 1 USD = :

3,67

4.4 Coûts et intrants nécessaires à la mise en place

	Spécifiez les intrants	Unité	Quantité	Coûts par unité	Coût total par intrant	% des coût supporté par les exploitants des terres
Autre	Net house structure	total	1,0	25000,0	25000,0
Autre	Irrigation system	total	1,0	2015,0	2015,0
Autre	Root Zone Cooling	total	1,0	5000,0	5000,0
Autre	Hydroponic system	total	1,0	3000,0	3000,0
Coût total de mise en place de la Technologie					35015,0
Coût total de mise en place de la Technologie en dollars américains (USD)					9540,87

Si le coût n'est pas pris en charge à 100% par l'exploitant des terres, indiquez qui a financé le coût restant:

The project

Commentaires:

Cost show total cost for that specific components hence it includes aspects such as materials and installation (i.e., labour).

The hybrid AC/DC system, which uses electricity from the grid when sunlight is insufficient and shuts down at night, eliminates the need for batteries. Off-grid systems, by contrast, require at least four batteries, each priced at a minimum of $200. Additionally, the off-grid setup requires five extra solar panels, costing $150 each. As a result, the hybrid system reduces investment costs by $1,550.

4.5 Activités d'entretien/ récurrentes

	Activité	Calendrier/ fréquence
1.	Planting cucumber	September
2.	Harvesting cucumber	May

Commentaires:

Because of the root zone cooling the cucumber can grow for a longer period. Without root zone cooling the harvest is in April.

4.6 Coûts et intrants nécessaires aux activités d'entretien/ récurrentes (par an)

	Spécifiez les intrants	Unité	Quantité	Coûts par unité	Coût total par intrant	% des coût supporté par les exploitants des terres
Main d'œuvre	Labour	Person-Days	2,0	800,0	1600,0
Matériel végétal	Cucumber seeds	seeds	800,0	0,3	240,0
Engrais et biocides	NPK (12-12-36 + TE)	20 kg bag	2,0	200,0	400,0
Engrais et biocides	Magnesium sulfate	20 kg bag	1,0	60,0	60,0
Engrais et biocides	Calcium Nitrate	20 kg bag	2,0	200,0	400,0
Engrais et biocides	Pesticides	Liter	1,0	106,0	106,0
Autre	Water	cubic meter	40,0	3,13	125,2
Autre	Energy (electricity)	kWh	1344,0	0,045	60,48
Coût total d'entretien de la Technologie					2991,68
Coût total d'entretien de la Technologie en dollars américains (USD)					815,17

Si le coût n'est pas pris en charge à 100% par l'exploitant des terres, indiquez qui a financé le coût restant:

The project

4.7 Facteurs les plus importants affectant les coûts

Décrivez les facteurs les plus importants affectant les coûts :

The most important costs factor making this innovation more cost effective than the conventionally cooled greenhouses is energy cost and water cost. For the conventionally cooled greenhouses these costs are respectively 302 and 680.

5.1 Climat

5.2 Topographie

Indiquez si la Technologie est spécifiquement appliquée dans des:

• non pertinent

Commentaires et précisions supplémentaires sur la topographie:

SLM is soil less.

5.3 Sols

5.4 Disponibilité et qualité de l'eau

La salinité de l'eau est-elle un problème? :

Oui

La zone est-elle inondée?

Non

5.5 Biodiversité

5.6 Caractéristiques des exploitants des terres appliquant la Technologie

5.7 Superficie moyenne des terres utilisées par les exploitants des terres appliquant la Technologie

5.8 Propriété foncière, droits d’utilisation des terres et de l'eau

Propriété foncière:

• individu, sans titre de propriété
• individu, avec titre de propriété

Droits d’utilisation des terres:

• individuel

Droits d’utilisation de l’eau:

• individuel

Est-ce que les droits d'utilisation des terres sont fondés sur un système juridique traditionnel?

Oui

5.9 Accès aux services et aux infrastructures

6.1 Impacts sur site que la Technologie a montrés

Impacts socio-économiques

Production

Disponibilité et qualité de l'eau

Revenus et coûts

Impacts écologiques

Cycle de l'eau/ ruissellement

Précisez l'évaluation des impacts sur site (sous forme de mesures):

Assessments are based on expert judgement and available reports

6.2 Impacts hors site que la Technologie a montrés

6.3 Exposition et sensibilité de la Technologie aux changements progressifs et aux évènements extrêmes/catastrophes liés au climat (telles que perçues par les exploitants des terres)

Changements climatiques progressifs

Changements climatiques progressifs

	Saison	Augmentation ou diminution	Comment la Technologie fait-elle face à cela?
températures annuelles		augmente	très bien
températures saisonnières	saison sèche	augmente	très bien
précipitations annuelles		décroît	modérément

6.4 Analyse coûts-bénéfices

Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts de mise en place (du point de vue des exploitants des terres)?

Quels sont les bénéfices comparativement aux coûts d'entretien récurrents (du point de vue des exploitants des terres)?

6.5 Adoption de la Technologie

• 1-10%

De tous ceux qui ont adopté la Technologie, combien d'entre eux l'ont fait spontanément, à savoir sans recevoir aucune incitation matérielle, ou aucune rémunération? :

• 0-10%

6.6 Adaptation

La Technologie a-t-elle été récemment modifiée pour s'adapter à l'évolution des conditions?

Non

6.7 Points forts/ avantages/ possibilités de la Technologie

Points forts/ avantages/ possibilités du point de vue de l'exploitant des terres
Higher water use efficiency
Higher energy efficiency and better use of solar energy
Shortened cropping season without quantity or quality penalties
More cost effective
Increased net farm income
Non-reliant on fluctuating and increasing energy prices

6.8 Faiblesses/ inconvénients/ risques de la Technologie et moyens de les surmonter

Faiblesses/ inconvénients/ risques du point de vue de l’exploitant des terres	Comment peuvent-ils être surmontés?
High investment costs	The fully off-grid system is significantly more expensive. In contrast, the hybrid system—without batteries, shutting down at night, and drawing electricity from the grid when needed—has substantially lower investment costs due to requiring fewer solar panels and no batteries.
High technical skills required	The hydroponic system and improved electrical system require additional expertise. This challenge can be addressed by building capacity and providing education to extension services.

7.1 Méthodes/ sources d'information

7.3 Liens vers les informations pertinentes en ligne

Titre/ description:

Arash Nejatian, Muthir Al Rawahy, Abdoul Aziz Niane, Amal Hassan Al Ahmadi, Vinay Nangia, Boubaker Dhehibi. (11/7/2024). Renewable Energy and Net House Integration for Sustainable Cucumber Crop Production in the Arabian Peninsula: Extending Growing Seasons and Reducing Resource Use. Journal of Sustainability Reseach, 6 (3).

URL:

https://hdl.handle.net/20.500.11766/69396

Titre/ description:

Arash Nejatian (Producer, Director), Abdoul Aziz Niane, Vinay Nangia. (30/6/2023). Solar Powered Net House.

URL:

https://hdl.handle.net/20.500.11766/69293

Titre/ description:

Arash Nejatian, Abdoul Aziz Niane, Vinay Nangia, Amal Hassan Al Ahmadi, Tahra Naqbi, Haliema Ibrahim, Mohamed Ahmed Hamdan Al Dhanhani. (16/6/2023). Enhancing Controlled Environment Agriculture in Desert Ecosystems with AC/DC Hybrid Solar Technology. International Journal of Energy Production and Management, 8 (2), pp. 107-114.

URL:

https://hdl.handle.net/20.500.11766/68508

Titre/ description:

Arash Nejatian, Abdoul Aziz Niane. (31/5/2023). Net House Powered by Solar Energy.

URL:

https://hdl.handle.net/20.500.11766/69304

Titre/ description:

Arash Nejatian, Abdoul Aziz Niane. (29/10/2022). Solar Energy Powered Net-House with Root Zone Cooling Hydroponic System. Beirut, Lebanon: International Center for Agricultural Research in the Dry Areas (ICARDA).

URL:

https://hdl.handle.net/20.500.11766/67736