Cele projektu.
W ramach projektu powstał inteligentny system zarządzania nawadnianiem upraw roślinnych. Zastosowane zostały rozwiązania zapewniające optymalne warunki i prawidłowy rozwój roślin przy jednoczesnej minimalizacji zużycia wody.

Planowane efekty.
Efektem tego będzie udoskonalona technika i technologia nawadniania oraz kontrola i monitoring oddziaływania na środowisko. Zostanie zastosowany algorytmu systemu w celu:

• efektywnego rozwoju technologii nawadniania (dawki, terminy, częstotliwość, czas trwania pojedynczego polewu, natężenie wydatku emiterów),
• sterowania nawadnianiem,
• rozwojem systemu korzeniowego, poboru wody i substancji pokarmowych przez korzenie roślin,
• dynamiki frontu zwilżania,
• ilości emiterów na jedną roślinę,
• monitoringu dynamiki zmian zasobności nawadnianych gleb,
• minimalizacji zanieczyszczenia gleb i wód gruntowych.

Wyniki badań przemysłowych pt. "Badanie poprawności modelowania ewapotranspiracji referencyjnej przez model Penmana-Monteitha przy wykorzystaniu danych pogodowych GFS".

W ostatnich latach coraz częściej obserwuje się deficyty wody słodkiej, które przypisywane są postępującym zmianom klimatycznym. Co znamienne, deficyty te występują najczęściej w ciepłej porze roku, gdy zapotrzebowanie na wodę jest największe. w efekcie obniżenia lustra wód powierzchniowych utrudnione jest chłodzenie bloków elektroenergetycznych, obciążonych przez instalacje klimatyzacyjne. Towarzyszące temu obniżenie poziomu wód gruntowych skutkuje ograniczeniami zasilania sieci wodociągowych, coraz powszechniej wprowadzane są restrykcje w użyciu wody na cele nawadniania upraw ozdobnych. Jest to o tyle problematyczne, że właśnie w tych okresach zapotrzebowanie wodne upraw roślinnych jest największe. w opisanej sytuacji szczególnie istotne jest optymalizowanie procesu nawadniania upraw, mające na celu ograniczenie zużycia wody do wartości odpowiadającej rzeczywistemu zapotrzebowaniu uprawy. Połączenie technologii i zdobyczy nauki pozwala na wdrożenie rozwiązań, ktore bazując na znajomości stanu atmosfery były zdolne efektywnie zarządzać procesem nawadniania roślin na drodze matematycznego modelowania ewapotranspiracji. Powszechnemu stosowaniu takich rozwiązań przeszkadza jednak trudność i koszt wdrożenia, ktory wynika z konieczności budowy stanowiska do pomiarów meteorologicznych w miejscu uprawy.

Radevelia sp. z o. o. zrealizowała projekt pt. "Innowacyjny system nawadniania", w ramach którego prowadzone były badania mające na celu oszacowanie, czy wykorzystanie wyników modelu GFS w połączeniu z modelowaniem ewapotranspiracji metodą Peymana-Monteitha pozwala na skuteczne zastąpienie kosztownych i problematycznych stacji meteorologicznych. Badania zostały przeprowadzone dla pięciu lokalizacji, położonych w czterech spośród pięciu stref agroklimatycznych Polski. Dla każdej lokalizacji pozyskano rzeczywiste dane meteorologiczne z pomiarów, które zostały wykonane przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy. Równolegle pozyskano dane wynikowe obliczeń modelu GFS bezpośrednio z serwerów NOAA (Narodowej Służby Oceanicznej i Atmosferycznej), która jest amerykańskim odpowiednikiem polskiego Instytutu Meteorologii i Gospodarki Wodnej. Badania zostały wykonane dla dwóch następujących po sobie okresów wegetacyjnych, obejmujących lata 2017 i 2018. na potrzeby badań przyjęto, że okres wegetacyjny trwa od 1 kwietnia do 31 października. Odpowiada to okresom w których w praktyce uprawy roślin stosuje się nawadnianie.

Analiza wyników badań pozwoliła stwierdzić, że wyliczone w ten sposób wskaźniki ewapotranspiracji referencyjnej charakteryzują się stosunkowo dużą rozbieżnością uśrednionej wielkości błędu, której wartość absolutna waha się od 1,3 % do 15,5 %. Stosunkowo duża wartość odchylenia standardowego oraz różnica między średnią a medianą wskazują na dużą zmienność wartości błędu. Przyjmuje się, że zastosowanie algorytmów sterowania nawadnianiem, wykorzystujących dane atmosferycznych i model Penmana-Monteitha, pozwala uzyskać potencjalne oszczędności wody na poziomie 30 %. Jeśli przyjąć, że obserwowany w badaniach maksymalny błąd związany z wykorzystaniem danych modelu GFS obniży tę wartość o 15,5 %, potencjalne oszczędności wody w takim przypadku wyniosą 30 % * (1 - 0,155) = 25,35 %. w praktyce oznacza to więc, że tam gdzie analiza ekonomiczna nie uzasadnia ponoszenia dużych kosztów inwestycyjno-eksploatacyjnych związanych z instalacją i utrzymaniem urządzeń stacji meteorologicznej, zastosowanie danych modelu GFS będzie zapewniało lepszą opłacalność systemu nawadniania. Dotyczy to w szczególności niedużych upraw czy użytków zielonych, jak np. ogrody i trawniki przydomowe.

Protokół z badań przemysłowych
Baza danych wejściowych i wyników badań

Wyniki badań przemysłowych zostały upowszechnione i opublikowane na licencji CC-BY-SA 4.0.

Wartość projektu: 1 617 777.00 zł
Dofinansowanie z Unii Europejskiej: 1 061 708.09 zł