[發明專利]一種基于光能、風能供給廢棄地下空間垂直農場及方法

有效

• 申請號: 201811263608.8
• 申請日: 2018-10-28
• 公開（公告）號: CN109429787B
• 公開（公告）日: 2021-07-02
• 發明（設計）人: 田敬尚;駱建斌;楊曉東;鄭海
• 申請（專利權）人: 田敬尚
• 主分類號: A01G9/02
• 分類號: A01G9/02;A01G7/04;A01G25/02;A01C23/04;F03D9/11;H02S10/12
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本發明公開了一種基于光能、風能供給廢棄地下空間垂直農場及方法，包括地下空間，還包括種植裝置、供水裝置、風力發電裝置和光能發電裝置，地下空間內水平等間距分布有種植裝置，地下空間的一側設置有蓄電池組和變電箱，供水裝置連通每個種植裝置，風力發電裝置和光能發電裝置均位于地面坡體的頂面上，風力發電裝置和光能發電裝置均通過導線連接變電箱和蓄電池組。其方法包括：廢棄地下空間清理、種植裝置及供電設備安裝、供水設備安裝、風力發電裝置安裝、光能發電裝置安裝和垂直農場試運行。本發明能滿足地下隧道、地下人防工事、廢棄礦山礦洞及天然洞穴等地下空間，投資少效益可觀，建設周期短，能有效將光能和風能結合用于農作物的生長。

技術領域

本發明涉及一種基于光能、風能供給廢棄地下空間垂直農場及方法。

背景技術

垂直農場是一種新型室內種植方式，它的出現在于解決資源緊缺問題，能有效地擴大農作物生產面積和生產產量。垂直農業這一概念最早是由美國哥倫比亞大學環境科學和微生物學教授迪克森·德斯坡米爾提出的，他稱其為“垂直農場(vertical farming)”。垂直農場也叫立體種植農場。德斯帕米爾希望在由玻璃和鋼筋建成的光線充足的建筑物里種植本地食物。在他看來，到2050年，世界人口的80％(現在是60％)都將居住在城市中。屆時全球人口總數將增至92億，其中大多數來自發展中國家。

垂直農場采用無土溶液栽培、氣體栽培等方式。垂直農場還可以將傳統的農場解放出來，用來種植更多樹木，從而減少大氣中的二氧化碳含量，減緩全球變暖過程。新加坡等嚴重依賴于進口食品的國家早就開始了更大規模的實踐。新加坡有547萬人，卻沒有多少農田和農業，90％以上的食物需要進口。新加坡垂直農場大廈高26層，將盡可能多的太陽能電池板堆積到855平方米的狹小空間內，令這棟大廈至少40％的用電量都來自太陽能。目前，世界上許多可耕地幾乎已經滿負荷運作，才勉強養活現在的60多億人口。

在垂直農場中，谷物，如小麥、玉米等作物被種植在由惰性材料(例如蛭石)制成的水槽中，它們之間皆用細小的管子相互連接，作物所需的營養物質就是通過這些細小的管子進行運輸并準確而快捷地滴灌到每株植物的根莖上。這樣做的好處是，既保證了作物生長所需的營養物質，還避免了傳統耕作中大面積灌溉、施肥等對水資源和肥料的浪費，經濟高效而且非常環保。

氣培法是由K·T·胡比克于1982年首次提出的，后來由美國航空航天局(簡稱NASA)的專家進行了改進。主要是將植物的根部懸垂倒吊在空中，使其處于充滿水汽和營養的環境之中，這種栽培方式特別適用于土豆、胡蘿卜的種植。

現代水培法是由農學家威廉·F·格里克實驗發明的，是把植物種植在不含土壤的水槽中，將富含植物生長所需的營養物質溶解在水體中供植物生長使用。這種栽培方式對一些蔬菜生產特別管用，例如西紅柿、菠菜和漿果等。垂直農場是一個整體的、自身可持續的循環系統。具有高度集成的高效灌溉系統，所有農作物都在受控制的環境中生長，并使用電子監控來檢驗是否成熟，全年365天不間斷地種植、收割，避免了不利自然環境條件的影響，也不用擔心土壤污染的威脅，同時還節省了資源，減少了對環境的破壞。

經過收割機加工后不適合食用的部分植物莖須、顆粒(如玉米稈和麥麩)等植物廢料先是被加工成粉末狀，接著經過壓縮變成能全部燃燒的顆粒。農場底部的污水處理池可以處理城市污水，污水將會集中到一部被稱作“泥炭”的機器，將污水處理成炭和水用來作為蒸汽機發電的原料，被處理提取過的污水經過濾后，用于植物灌溉或排放。據相關實驗室的研究表明，垂直種植方法的用水量只有傳統種植方法的5％。

地下空間是指地下隧道、地下人防工事、廢棄礦山礦洞及天然洞穴等大量空間體積的地下空間，現有大量地下空間未綜合利用也造成資源的浪費。

現有垂直農場建設思路是在人工建筑內進行空間利用，造價昂貴還需占用部分土地資源，光伏、風能發電不穩定棄光棄風現象嚴重。

發明內容