Hvordan smart overvågning hjælper en bygård med at blomstre

En innovativ og prisvindende bylandbrugsfacilitet skaber energieffektive vækstbetingelser i tunneler 120 fod under de travle gader i Clapham i London. Mikrogrøntsager og salatblade trives ved hjælp af et smart overvågningsprogram, der registrerer temperatur, luftfugtighed og CO2 niveauer.

Vokser under jorden, som blev lanceret i 2015 og er placeret i tidligere WW2 tilflugtsrum, bruger hydroponiske systemer til bæredygtigt at producere den pesticidfri afgrøde. Tunnelerne er lejet af Transport for London (TfL), som var glad for at se dem blive sat på arbejde efter at have lagt sig i dvale i 60 år.

Målet med Growing Underground er at bringe spiselige afgrødeproduktion til hjertet af byen og samtidig minimere kulstofpåvirkningen fra fødevaretransport. De grønne bakker af fennikel, hvidløg purløg, ærteskud og koriander, blandt andre, kan plukkes og på et fad i en restaurant inden for få timer. Den fremadstormende virksomhed, som sælger sine greens gennem Ocado og Marks &Spencer og har til formål at være CO2-neutral, er netop blevet tildelt BBC Future Food Award.

Cambridge Center for Smart Infrastructure and Construction (CSIC) Co-Investigator Dr.Ruchi Choudhary, der leder initiativet Energy Efficient Cities (EECi) ved Institut for Ingeniørvidenskab, begyndte at arbejde med Growing Underground i 2015, efter et energioptimerende projekt afsluttet for Royal Botanic Gardens, Kew. Denne eftermonteringsundersøgelse af drivhusene i Kew så udviklingen af ​​en simuleringsmodel, der inkorporerede varme- og masseoverførsel forbundet med plantetranspiration i den dynamiske energisimulering af drivhusstrukturerne.

"Idéen var at udvide energioptimeringsprojektet til urban farming, og samarbejdet med Growing Underground gav det ideelle miljø, " siger Melanie Jans-Singh, en EECI Ph.D. studerende, der undersøger integrationen af ​​bylandbrug i byer, der genbruger spildte ressourcer. Rebecca Ward, en forskningsassistent ved EECi, der udviklede drivhusenergisimuleringen i Kew, er også en del af teamet, der arbejder med Growing Underground.

I marts sidste år en række instrumenter, inklusive trådløse sensorer og webkameraer, der overvåger temperatur, fugtighed, CO2, lufthastighed og lys, blev installeret i en del af tunnelen, der i øjeblikket bruges til dyrkning af afgrøder. Flere sensorer blev tilføjet denne sommer for at hjælpe med at holde en konstant tunneltemperatur på mellem 20-25C. "Der er store rumlige temperaturvariationer i tunnelen, men alle steder skal de have de samme betingelser, " forklarer Melanie, som har brugt de sidste seks måneder på at bygge og kalibrere sensorerne. "De fleste sensorer har brug for kabler. Vores sensorer er trådløse og er designet til at klare fugtigheden under jorden."

Der er to tunneler på forskellige niveauer – i alt 65, 000 kvadratmeter huler med kapacitet til at rumme op til 8, 000 mennesker – og Growing Underground har planer om at udvide forretningen næste år.

Bylandbrug vokser hurtigt i Japan og Sydøstasien, hvor faciliteterne omtales som plantefabrikker, der er placeret i dedikerede nye bygninger. "Mens vores fokus er urban farming, søger vi at genbruge rum i stedet for at bruge nye bygninger, og disse kunne være tunneller eller tage, som ikke bliver brugt i øjeblikket, " siger Melanie.

Data indsamlet fra instrumenteringen informerer varme- og masseoverførselsmodellen om dette unikke 'tunneldrivhus'. "Vores overvågning hjælper Growing Underground med at optimere udbyttet og samtidig reducere energiforbruget. Hvis, for eksempel, der er tvivl om, hvordan planterne vokser på et bestemt sted, Jeg kan henvise til måling af lufthastighed, så vi kan identificere de præcise forhold. Når planterne vokser bedre i et område end et andet, instrumenteringen hjælper os med at finde ud af hvorfor. "

Realtidsovervågning betyder, at forholdene kan ændres i henhold til de analyserede data. Ventilation er den primære energiforbruger ved Growing Underground-projektet, og overvågningsdata har muliggjort justeringer, der har reduceret forbruget til ventilation uden at påvirke udbyttet.

Grundlæggerne af den delvist crowdfundede virksomhed, Richard Ballard, som opdagede tunnelerne, da han var filmstuderende, der spejdede efter lokationer, og Steven Dring, som har en baggrund i logistik, er i stand til at tilgå data 24/7. Selve de analyserede data er værdifulde; det skaber et 'livsvarigt præstationspas', som giver aktivejere, nutid og fremtid, med en rig kilde til information.

"Vi har været meget heldige at samarbejde med University of Cambridge. Ruchi og hendes team har virkelig hjulpet os med at overvåge og udvikle rummet, som vil gøre os i stand til i sidste ende at få det optimale vækstmiljø, " siger Richard. "De har givet os månedlige rapporter, som har gjort det muligt for os at foretage justeringer for at forbedre temperaturen, luftfugtighed og lufthastighed, og nu arbejder vi sammen for at forbedre CO2 -niveauerne gennem berigelse. "

Samarbejdet mellem erhvervslivet og den akademiske verden kommer alle interessenter til gode. Growing Underground leverer casestudiet til yderligere forskning, og akademikerne leverer data, der vil hjælpe afgrøderne, og virksomheden, at blomstre.

På længere sigt vil EECi-teamet gerne lave en vejledning til at tilføje et 'drivhus' til et rum, der ikke tidligere har været brugt til dette formål, identificere de betingelser, der kræves for at omdanne et rum til et drivhus. "Vi bruger dette casestudie til at skabe et baseline simuleringsværktøj til at integrere bylandbrug i ubrugt byrum, " siger Melanie. "Den anden del af min ph.d. vil fokusere på at finde optimale rum i byerne til urban farming. Jeg vil se på hele London og undersøge andre typologier af ubrugte rum inden for byer med henblik på bylandbrug. "

Yderligere aspekter vil blive introduceret til simuleringsmodellen med det formål at optimere energieffektiviteten. "Vi vil overveje, hvordan vi kan integrere co-benefits mellem anlæg og bygninger. Når en bygning har opvarmning, produceres der meget spildvarme. Spildvarmen (og måske også CO2) kan udnyttes til et produktivt formål." Melanie vil også se på, hvordan bylandbrug kan bidrage til at forbedre luftkvaliteten, energiforbrug og vandforbrug.

"Når vi forstår synergierne gennem vores simuleringsmodel, enhver by kan betragtes på denne måde, " siger Melanie.

Rebecca, der byggede energioptimeringssimuleringsmodellen for Kew, anvender nu sine modeltalenter til Growing Underground. EECi -teamet besøger de voksende underjordiske tunneler en gang om måneden for at kontrollere instrumenteringen, rapporter tilbage til Richard og Steven og, lejlighedsvis, nyde frugterne af deres arbejde. "De friske salatblade og krydderurter er virkelig gode, "siger Melanie." De er meget velsmagende. "