Λειτουργία του πλέγματος νερού-ενέργειας και τροφίμων σε θερμοκηπιακή μονάδα υδροπονικής καλλιέργειας και τεχνικές λύσεις για την αυτάρκεια του συστήματος

Η παρούσα διπλωματική εργασία αναλύει τη λειτουργία του Πλέγματος Νερού–Ενέργειας– Τροφίμων WEF (Water–Energy–Food Nexus) στο πλαίσιο θερμοκηπιακής μονάδας υδροπονικής καλλιέργειας. Στόχος είναι η διερεύνηση τεχνικών επιλογών που ενισχύουν τη λειτουργική αυτονομία της μονάδας και μειώνουν την εξάρτησή της από εξωτερικές εισροές. Η προσέγγιση του Πλέγματος λειτουργεί ως μεθοδολογικό υπόβαθρο για την κατανόηση των συσχετίσεων μεταξύ της ενέργειας, του νερού και της παραγωγής τροφίμων, παρέχοντας ένα εργαλείο βελτιστοποίησης της διαχείρισης των πόρων. Αναλύονται τα ποσοτικά δεδομένα μιας μονάδας υδροπονίας στα Οινόφυτα Βοιωτίας (Markatos Hydroponics), όπου συλλέγονται και επεξεργάζονται μετρήσεις κατανάλωσης νερού, ηλεκτρικής ενέργειας και παραγωγικότητας. Παράλληλα, διερευνώνται τεχνολογικές λύσεις που μπορούν να εφαρμοστούν σε επίπεδο εγκαταστάσεων: φωτοβολταϊκά πάνελ ενσωματωμένα στο θερμοκήπιο, γεωθερμικά συστήματα θέρμανσης και ψύξης, παραγωγή βιοαερίου και συμπαραγωγή ενέργειας. Η εργασία προτείνει σενάρια ενεργειακής αυτάρκειας βασισμένα σε ημερήσια δεδομένα και προσομοιώσεις πλήρους ετήσιας λειτουργίας. Η υδροπονική μέθοδος καλλιέργειας εξετάζεται τόσο ως τεχνικό σύστημα παραγωγής όσο και ως στρατηγική αξιοποίησης περιορισμένων φυσικών πόρων. Μελέτες αποδοτικότητας δείχνουν πολλαπλάσια παραγωγή ανά μονάδα εδάφους και σημαντική εξοικονόμηση υδατικών πόρων σε σχέση με την παραδοσιακή γεωργία. Ιδιαίτερη έμφαση δίνεται στη χρήση έξυπνων τεχνολογιών (αισθητήρες, αυτοματισμοί, λογισμικά παρακολούθησης) για την παρακολούθηση και βελτιστοποίηση της λειτουργίας. Τα αποτελέσματα δείχνουν ότι η θερμοκηπιακή υδροπονική μονάδα, όταν σχεδιάζεται με στόχο την βελτιστοποίηση του Πλέγματος WEF, μπορεί να επιτύχει ενεργειακή αυτονομία έως και 90% και μείωση της εξωτερικής ζήτησης νερού κατά 25–35%. Η αξιοποίηση εναλλακτικών πηγών ενέργειας, σε συνδυασμό με τεχνολογίες ανάκτησης και ανακύκλωσης, ενισχύει τη λειτουργική ανθεκτικότητα του συστήματος. Η εργασία καταλήγει ότι αυτές οι υποδομές αποτελούν βιώσιμα μοντέλα παραγωγής τροφίμων, με εφαρμογές τόσο σε γεωργικές περιοχές όσο και σε αστικά περιβάλλοντα.