1.2 Контактные данные специалистов и организаций, участвующих в описании и оценке Технологии

Название проекта, содействовавшего документированию/оценке Технологии (если применимо)

ICARDA Institutional Knowledge Management Initiative

Название организации (-ий), содействовавших документированию/оценке Технологии (если применимо)

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

1.3 Условия, регламентирующие использование данных, собранных ВОКАТ

Составитель и ответственный(-ые) специалист(-ы) согласны с условиями, регламентирующими использование собранных ВОКАТ данных:

Да

1.4 Декларация по устойчивости описываемой Технологии

Вызывает ли описанная здесь Технология проблемы деградации земель настолько, что ее нельзя назвать природосберегающей?

Нет

2.1 Краткое описание Технологии

Определение Технологии:

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 Подробное описание Технологии

Описание:

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 Фотографии, иллюстрирующие Технологию

2.4 Видеоматериалы, иллюстрирующие Технологию

2.5 Страна/ регион/ места, где применяется Технология, информация о которых собрана в данной Анкете

2.6 Сколько лет применяется данная Технология

Если год начала применения Технологии достоверно неизвестен, дайте примерную оценку:

• менее 10 лет назад (недавняя)

2.7 Внедрение Технологии

Укажите, как именно Технология УЗП была внедрена:

• как инновация (инициатива) землепользователей
• в качестве научного/ полевого эксперимента
• через проекты/ внешнее вмешательство

Пояснения (тип проекта и т.д.):

Greenhouse and net houses were already present.

3.1 Основные цели и задачи реализации Технологии

• повышение производства
• адаптация к изменению климата / экстремальным погодным явлениям и их последствиям
• смягчение последствий изменения климата
• создание благоприятных экономических условий

3.2 Текущий(-ие) тип(-ы) землепользования на территории, где применяется Технология

Комбинированное землепользование в пределах одной и той же земельной единицы:

Нет

3.3 Изменилось ли использование земель в связи с внедрением Технологии?

Изменилось ли использование земель в связи с внедрением Технологии?

• Нет (см. пункт 3.4)

3.4 Водоснабжение

Обеспеченность водой участков, где реализуется Технология :

• полное орошение

Пояснения:

Hydroponic system

3.5 Категория УЗП, к которой относится Технология

• Комплексное управление почвенным плодородием
• Управление орошением (включая водоснабжение и дренаж)
• энергосберегающие технологии

3.6 Мероприятия УЗП, выполняемые в рамках Технологии

Пояснения:

A7: Soil-less cultivation

3.7 Основные проблемы деградации земель, на решение которых направлена Технология

Пояснения:

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 Предотвращение и снижение деградации земель, или восстановление нарушенных земель

Укажите цель Технологии по отношению к деградации земель :

• предотвращение деградации земель
• адаптация к деградации земель

Пояснения:

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

4.1 Технический рисунок, иллюстрирующий Технологию

4.2 Общая информация по необходимым вложениям и стоимости

Уточните, как рассчитывались затраты и вложения:

• на технологическую единицу

другая/ национальная валюта (название):

Dirham

Если это необходимо, укажите обменный курс от доллара США к местной валюте (например, 1 доллар США = 79,9 бразильского реала): 1 доллар США =:

3,67

4.4 Вложения и затраты, необходимые для начала реализации

	Опишите затраты	Единица	Количество	Затраты на единицу	Общая стоимость на единицу	% затрат, оплаченных землепользователями
Другие	Net house structure	total	1,0	25000,0	25000,0
Другие	Irrigation system	total	1,0	2015,0	2015,0
Другие	Root Zone Cooling	total	1,0	5000,0	5000,0
Другие	Hydroponic system	total	1,0	3000,0	3000,0
Общая стоимость запуска Технологии					35015,0
Общие затраты на создание Технологии в долларах США					9540,87

Если землепользователем оплачено менее 100% затрат, укажите, кем покрывались остальные затраты:

The project

Пояснения:

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 Поддержание/ текущее обслуживание

	Деятельность	Сроки/ повторяемость проведения
1.	Planting cucumber	September
2.	Harvesting cucumber	May

Пояснения:

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 Стоимость поддержания/ текущего обслуживания ( в год)

	Опишите затраты	Единица	Количество	Затраты на единицу	Общая стоимость на единицу	% затрат, оплаченных землепользователями
Оплата труда	Labour	Person-Days	2,0	800,0	1600,0
Посадочный материал	Cucumber seeds	seeds	800,0	0,3	240,0
Удобрения и ядохимикаты	NPK (12-12-36 + TE)	20 kg bag	2,0	200,0	400,0
Удобрения и ядохимикаты	Magnesium sulfate	20 kg bag	1,0	60,0	60,0
Удобрения и ядохимикаты	Calcium Nitrate	20 kg bag	2,0	200,0	400,0
Удобрения и ядохимикаты	Pesticides	Liter	1,0	106,0	106,0
Другие	Water	cubic meter	40,0	3,13	125,2
Другие	Energy (electricity)	kWh	1344,0	0,045	60,48
Общая стоимость поддержания Технологии					2991,68
Общие затраты на поддержание Технологии в долларах США					815,17

Если землепользователем оплачено менее 100% затрат, укажите, кем покрывались остальные затраты:

The project

4.7 Наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат

Опишите наиболее значимые факторы, влияющие на стоимость затрат:

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 Климат

5.2 Рельеф

Укажите, приурочено ли применение Технологии к специфическим условиям:

• не имеет значения

Комментарии и дополнительные сведения по условиям рельефа/ топографии :

SLM is soil less.

5.3 Почвы

5.4 Доступность и качество воды

Является ли солёность воды проблемой?

Да

Происходят ли периодические затопления территории?

Нет

5.5 Биоразнообразие

5.6 Характеристика землепользователей, применяющих Технологию

5.7 Средняя площадь земель, используемых землепользователями с применением Технологии

5.8 Собственность на землю, права на земле- и водопользование

Землевладелец:

• индивидуальная, не оформленная в собственность
• индивидуальная, оформленная в собственность

Право землепользования:

• индивидуальное

Право водопользования:

• индивидуальное

Права на землепользование основаны на традиционной правовой системе?

Да

5.9 Доступ к базовым услугам и инфраструктуре

6.1 Влияние Технологии УЗП в пределах территории ее применения

Социально-экономическое воздействие

Продуктивность

Доступность и качество воды

Доходы и затраты

Экологическое воздействие

Водный цикл/ поверхностный сток

Укажите оценку внешних воздействий (измерений):

Assessments are based on expert judgement and available reports

6.2 Влияние Технологии за пределами территории ее применения

6.3 Подверженность и чувствительность Технологии УЗП к постепенным изменениям климата и экстремальным погодным явлениям/ стихийным бедствиям, связанным с изменением климата (в понимании землепользователей)

Постепенное изменение климата

Постепенное изменение климата

	Сезон	увеличение или уменьшение	Насколько успешно Технология справляется с этим?
среднегодовые температуры		увеличилось	очень хорошо
сезонные температуры	сухой сезон	увеличилось	очень хорошо
среднегодовое количество осадков		снизилось	умеренно

6.4 Анализ эффективности затрат

Насколько получаемый результат сопоставим с первоначальными вложениями (с точки зрения землепользователей)?

Насколько получаемый результат сопоставим с текущими расходами по поддержанию технологии (с точки зрения землепользователей)?

6.5 Внедрение Технологии

• 1-10%

Среди применяющих Технологию землепользователей, какова доля лиц, применяющих её по собственной инициативе, т.е. без какого-либо материального стимулирования со стороны?

• 0-10%

6.6 Адаптация

Была ли Технология УЗП изменена в недавнее время с целью адаптации к меняющимся условиям среды?

Нет

6.7 Сильные стороны/ преимущества/ возможности Технологии

Сильные стороны/ преимущества/ возможности по мнению землепользователей
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 Слабые стороны/ недостатки/ риски Технологии и пути их преодоления

Слабые стороны/ недостатки/ риски по мнению землепользователей	Возможные пути их преодоления/снижения?
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 Методы сбора/ источники информации

7.3 Ссылки на соответствующую онлайн-информацию

Название/ описание:

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).

Адрес в сети Интернет:

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

Название/ описание:

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

Адрес в сети Интернет:

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

Название/ описание:

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.

Адрес в сети Интернет:

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

Название/ описание:

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

Адрес в сети Интернет:

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

Название/ описание:

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).

Адрес в сети Интернет:

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