نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1
دانشجوی دکتری، گروه تبدیل انرژی، دانشکدۀ مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2
دانشیار، گروه تبدیل انرژی، دانشکدۀ مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
3
استاد، گروه تبدیل انرژی، دانشکدۀ مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
4
دانشیار، گروه مهندسی انرژیهای تجدیدپذیر، دانشکده مهندسی مکانیک و انرژی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
چکیده
افزایش انتشار گاز دیاکسید کربن و رشد روزافزون تقاضا برای تولیدات کشاورزی، ضرورت گذار به سامانههای پایدار تولید را برجسته ساخته است. سامانههای گلخانهای بسته، بهویژه گلخانۀ تاریک انرژتیک، با قابلیت کنترل همزمان پارامترهای محیطی، ابزار مناسبی برای ارتقای بازده انرژی در تولید گیاهان به شمار میآیند. در این پژوهش، اثر سه سطح غلظت دیاکسید کربن (۸۰۰، ۱۰۰۰ و ۱۲۰۰ پیپیام) بر رشد و بهرهوری انرژی ذخیرهشده زیستی شش گونۀ گیاهی کوتاهدوره شامل ریحان، نعنا، پونه، جعفری، تره و تربچه در سامانۀ گلخانۀ تاریک انرژتیک مورد بررسی قرار گرفت. دادههای تجربی تجمع زیستتوده طی دورۀ رشد ۴۴روزه با مدل گمپرترز تحلیل و پارامترهای رشد (a، b و c) استخراج شد. نتایج نشانداد افزایش غلظت دیاکسید کربن تا ۱۰۰۰ پیپیام موجب افزایش معنادار نرخ رشد نسبی و وزن نهایی گیاهان شد، در حالی که در سطح ۱۲۰۰ پیپیام روند رشد به حالت اشباع نزدیک شد. بیشترین بازده انرژی ذخیرهشدۀ زیستی در سطح ۱۰۰۰ پیپیام مشاهده شد، به طوری که در مقایسه با سطح ۸۰۰ پیپیام به طور میانگین ۱۵ تا ۲۰ درصد بهبود داشت. این نتایج بیانگر آن است که تنظیم غلظت دیاکسید کربن در محدودۀ بهینه میتواند با افزایش کارایی فتوسنتز، نسبت انرژی خروجی به ورودی را در سامانههای گلخانهای هوشمند بهبود بخشد. یافتههای این مطالعه میتواند مبنایی برای طراحی سیستمهای کنترل خودکار دیاکسید کربن و مدیریت هوشمند انرژی در گلخانههای جدید باشد. استفاده از این سامانهها گامی مؤثر در جهت توسعۀ سامانههای انرژی پایدار در بخش کشاورزی محسوب شود. این پژوهش در راستای هدف توسعۀ پایدار شمارۀ ۷ (انرژی پاک و بهصرفه) با تمرکز بر کاهش مصرف انرژی انجام شده است.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله English
Analysis of Carbon Dioxide Concentration Effects on Bio-Energy Efficiency in the Energetic Dark Greenhouse as a Sustainable Energy Management System
نویسندگان English
Yazdan Alvari
1
Ali Jahangiri
2
Mohammad Ameri
3
Majid Zandi
4
1
PhD Candidate, Department of Energy Conversion, Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2
Associate Professor, Department of Energy Conversion, Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3
Professor, Department of Energy Conversion, Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
4
Associate Professor, Department of Renewable Energy Engineering, Faculty of Mechanical and Energy Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده English
The rapid increase in global population, growing food demand, and the accelerated emission of greenhouse gases have intensified the need for sustainable agricultural systems. Modern greenhouse technologies are recognized as effective solutions to enhance crop productivity while minimizing energy consumption. Among these, the Energetic Dark Greenhouse (EDG) represents an advanced closed-loop cultivation system that operates entirely under artificial lighting with full environmental control. Such systems allow for precise regulation of temperature, humidity, and carbon dioxide (CO₂) levels, thereby enabling optimized photosynthetic efficiency. Since CO₂ is one of the primary substrates of photosynthesis, its concentration in the growing environment directly affects the rate of biomass accumulation. However, the relationship between CO₂ enrichment and plant productivity is non-linear, with saturation often occurring beyond optimal levels. The present study investigates the impact of three CO₂ concentrations (800, 1000, and 1200 ppm) on biomass growth and bioenergy efficiency of six short-term crops cultivated under controlled conditions in a EDG system.
کلیدواژهها English
Carbon dioxide enrichment
Bioenergy efficiency
Gompertz model
Controlled environment agriculture
Sustainable energy systems
