1.2 Технологийг үнэлэх, баримтжуулах ажилд хамаарах мэдээлэл өгсөн хүмүүс, байгууллагуудын холбоо барих мэдээлэл

Технологи баримтжуулах/үнэлэх ажилд дэмжлэг үзүүлсэн төслийн нэр (шаардлагатай бол)

ICARDA Institutional Knowledge Management Initiative

Технологи баримтжуулах/үнэлэх ажилд дэмжлэг үзүүлсэн байгууллага(ууд)-ын нэр (шаардлагатай бол)

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

1.3 ВОКАТ-аар баримтжуулсан өгөгдлийг ашиглахтай холбоотой нөхцөл

Эмхэтгэгч болон гол мэдээлэгч хүн(хүмүүс) WOCAT аргачлалаар баримтжуулсан мэдээллийг ашиглахтай холбоотой нөхцлийг хүлээн зөвшөөрсөн:

Тийм

1.4 Технологи тогтвортой гэдгийг баталгаажуулах

Энэ технологийг газрын доройтлыг бууруулж, газрын тогтвортой менежментийг хангахад тохиромжтой гэж үзэж болох уу?

Үгүй

2.1 Технологийн товч тодорхойлолт

Технологийн тодорхойлолт:

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 Технологийн дэлгэрэнгүй тодорхойлолт

Тодорхойлолт:

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 Технологийн гэрэл зураг

2.4 Технологийн дүрс бичлэг

2.5 Энэ үнэлгээнд хамрагдсан технологийг хэрэгжүүлсэн улс орон/ бүс нутаг/ байршил

2.6 Хэрэгжсэн хугацаа

Байгуулсан тодорхой оныг мэдэхгүй бол баримжаа хугацааг тодорхойл:

• <10 жилийн өмнө (саяхны)

2.7 Технологийн танилцуулга

Технологийг хэрхэн нэвтрүүлснийг тодорхойл:

• Газар ашиглагчдын санаачилгаар
• Туршилт/судалгааны үр дүн
• Гадны төсөл/хөтөлбөрийн дэмжлэгтэйгээр

Тайлбар (төслийн төрөл г.м.):

Greenhouse and net houses were already present.

3.1 Технологийн үндсэн зорилго (ууд)

• үйлдвэрлэлийг сайжруулах
• уур амьсгалын өөрчлөлт/ экстрим байдал болон түүний нөлөөлөлд дасан зохицох
• уур амьсгалын өөрчлөлт, түүний үр нөлөөг багасгах
• үр ашигтай эдийн засгийн нөлөөг бий болгох

3.2 Технологи нэвтрүүлсэн газрын одоогийн газар ашиглалтын хэлбэр(үүд)

Нэг газр нутгийн хэмжээнд хэрэгжих холимог газар ашиглалт:

Үгүй

3.3 Технологи хэрэгжүүлснээр газар ашиглалтад өөрчлөлт гарсан уу?

Технологи хэрэгжүүлснээр газар ашиглалтад өөрчлөлт гарсан уу?

• Үгүй (3.4 руу шилжинэ үү)

3.4 Усан хангамж

Технологи хэрэгжүүлсэн газрын усан хангамж:

• бүрэн усалгаатай

Тайлбар:

Hydroponic system

3.5 Технологи ГТМ-ийн аль бүлэгт хамаарах вэ

• Хөрсний үржил шимийн нэгдсэн менежмент
• Усжуулалтын менежмент (усан хангамж, ус зайлуулалт зэрэг.)
• Эрчим хүч хэмнэх технологи

3.6 Технологийг бүрдүүлэх ГТМ арга хэмжээ

Тайлбар:

A7: Soil-less cultivation

3.7 Технологид харгалзах газрын доройтлын төрөл

Тайлбар:

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 Газрын доройтлоос урьдчилан сэргийлэх, сааруулах ба нөхөн сэргээх

Газрын доройтолтой холбоотойгоор Технологи ямар зорилго тавьсан болохыг тодорхойл:

• газрын доройтлоос урьдчилан сэргийлэх
• газрын доройтолд дасан зохицох

Тайлбар:

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

4.1 Технологийн техник зураг

4.2 Материал болон зардалд хамаарах ерөнхий мэдээлэл

Үнэ өртөг, оруулсан хувь нэмрийг хэрхэн тооцсоныг тодорхойл:

• Технологийн нэгж тус бүр

бусад/үндэсний мөнгөн нэгж (тодорхойл):

Dirham

Хэрэв боломжтой бол үндэсний валютын Америк доллартай харьцах харьцааг бичнэ үү (тухайлбал, 1 ам.дол. = 79,9 Бразил реал): 1 ам.дол. =:

3.67

4.4 Бий болгоход шаардагдсан зардал, хөрөнгийн өртөг

	Зардлын нэр, төрөл	Хэмжих нэгж	Тоо хэмжээ	Нэгжийн үнэ	Зардал бүрийн нийт өртөг	Нийт дүнгээс газар ашиглагчийн төлсөн %
Бусад	Net house structure	total	1.0	25000.0	25000.0
Бусад	Irrigation system	total	1.0	2015.0	2015.0
Бусад	Root Zone Cooling	total	1.0	5000.0	5000.0
Бусад	Hydroponic system	total	1.0	3000.0	3000.0
Технологи бий болгох нийт үнэ өртөг					35015.0
Технологи бий болгох нийт үнэ өртөг, ам.доллар					9540.87

Хэрэв газар ашиглагч нийт зардлын 100% -иас бага хэсгийг төлсөн бол хэн голлох зардлыг гаргасан бэ:

The project

Тайлбар:

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 Арчилгаа/ урсгал үйл ажиллагаа

	Үйл ажиллагаа	Хугацаа/ давтамж
1.	Planting cucumber	September
2.	Harvesting cucumber	May

Тайлбар:

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 Арчилгаа/урсгал ажилд шаардагдсан зардал, хөрөнгийн өртөг (нэг жилд)

	Зардлын нэр, төрөл	Хэмжих нэгж	Тоо хэмжээ	Нэгжийн үнэ	Зардал бүрийн нийт өртөг	Нийт дүнгээс газар ашиглагчийн төлсөн %
Хөдөлмөр эрхлэлт	Labour	Person-Days	2.0	800.0	1600.0
таримал материал	Cucumber seeds	seeds	800.0	0.3	240.0
Бордоо ба биоцид	NPK (12-12-36 + TE)	20 kg bag	2.0	200.0	400.0
Бордоо ба биоцид	Magnesium sulfate	20 kg bag	1.0	60.0	60.0
Бордоо ба биоцид	Calcium Nitrate	20 kg bag	2.0	200.0	400.0
Бордоо ба биоцид	Pesticides	Liter	1.0	106.0	106.0
Бусад	Water	cubic meter	40.0	3.13	125.2
Бусад	Energy (electricity)	kWh	1344.0	0.045	60.48
Технологийн арчилгаа/урсгал үйл ажиллагаанд шаардагдах нийт үнэ өртөг					2991.68
Технологи арчилах ба урсгал ажлын нийт үнэ өртөг, ам.доллар					815.17

Хэрэв газар ашиглагч нийт зардлын 100% -иас бага хэсгийг төлсөн бол хэн голлох зардлыг гаргасан бэ:

The project

4.7 Зардалд нөлөөлж байгаа хамгийн чухал хүчин зүйл

Өртөг, зардалд нөлөөлөх гол хүчин зүйл:

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 Уур амьсгал

5.2 Гадаргын хэлбэр

Технологи дараах асуудалд хандсан эсэхийг тодорхойл:

• хамааралгүй

Гадаргын талаархи тодорхойлолт ба бусад тайлбар:

SLM is soil less.

5.3 Хөрс

5.4 Усны хүртээмж ба чанар

Усны давсжилтын асуудал бий юу?

Тийм

Энэ газар үерт автдаг уу?

Үгүй

5.5 Биологийн олон янз байдал

5.6 Технологи нэвтрүүлсэн газар ашиглагчдын тухай мэдээлэл

5.7 Газар ашиглагчийн технологи нэвтрүүлсэн газрын дундаж талбайн хэмжээ

5.8 Газар эзэмшил, газар ашиглах эрх, ус ашиглах эрх

Газар өмчлөл:

• хувь хүн, өмчийн гэрчилгээгүй
• хувь хүн, өмчийн гэрчилгээтэй

Газар ашиглах эрх:

• хувь хүн

Ус ашиглах эрх:

• хувь хүн

Газар ашиглах эрх нь уламжлалт эрхзүйн тогтолцоонд суурилсан уу?

Тийм

5.9 Дэд бүтэц, үйлчилгээний хүртээмж

6.1 Технологийн талбайд үзүүлсэн нөлөө

Нийгэм-эдийн засгийн үр нөлөө

Үйлдвэрлэл

Усны хүртээмж ба чанар

Орлого, зарлага

Экологийн үр нөлөө

Усны эргэлт/ илүүдэл

Талбайд илэрсэн үр нөлөөг үнэлнэ үү (хэмжилт):

Assessments are based on expert judgement and available reports

6.2 Технологийн талбайн гадна үзүүлсэн үр нөлөө

6.3 Технологийн уур амьсгалын өөрчлөлт, цаг агаарын гамшигт үзэгдэлд өртөх байдал ба эмзэг байдал (газар ашиглагчийн бодлоор)

Уур амьсгалын аажим өөрчлөлт

Уур амьсгалын аажим өөрчлөлт

	Улирал	Өсөх эсвэл буурах	Технологи түүний нөлөөг хэрхэн бууруулж байна?
жилийн дундаж температур		Өсөлт	маш сайн
улирлын температур	хуурай улирал	Өсөлт	маш сайн
жилийн дундаж хур тундас		Бууралт	дунд зэрэг

6.4 Өртөг ба ашгийн шинжилгээ

Бий болгох зардалтай харьцуулахад ямар ашиг өгсөн бэ (газар ашиглагчийн бодлоор)?

Арчилгаа/урсгал зардалтай харьцуулахад ямар ашиг өгсөн бэ (газар ашиглагчийн бодлоор)?

6.5 Технологи нэвтрүүлэлт

• 1-10 %

Технологи нэвтрүүлсэн хүмүүсээс хэд нь өөрийн хүчээр технологийг хэрэгжүүлсэн бэ, өөрөөр хэлбэл гадны тусламж дэмжлэг авалгүйгээр?

• 0-10%

6.6 Дасан зохицох

Бий болсон өөрчлөлтөд зохицуулан технологийг өөрчилсөн үү?

Үгүй

6.7 Технологийн давуу тал/боломжууд

Газар ашиглагчдын тодорхойлсон давуу тал/боломжууд
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 Технологийн дутагдалтай/сул тал/аюул болон тэдгээрийг хэрхэн даван туулах арга зам

Газар ашиглагч нарын тодорхойлсон сул тал/ дутагдал/ эрсдэл	Тэдгээрийг хэрхэн даван туулах вэ?
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 Мэдээлэл цуглуулсан арга/эх үүсвэр

7.3 Холбогдох мэдээллийн интернет холбоос

Гарчиг/ тодорхойлолт:

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

Гарчиг/ тодорхойлолт:

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

Гарчиг/ тодорхойлолт:

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

Гарчиг/ тодорхойлолт:

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

URL:

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

Гарчиг/ тодорхойлолт:

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