Co je to hydroponie?

Hydroponie je umění pěstovat rostliny ve vodě. Toto slovo pochází z řeckého "hydro = voda" a "ponos = práce". Rostliny mohou růst ve vodě, ale ne za všech okolností. Voda musí být "živá". Musíme si uvědomit, že ať je prostředí, ve kterém pěstujeme, jakékoliv – půda, vzduch či voda, rostliny absorbují potravu formou rozpuštěných iontů v kyslíku. Ve vodě musí dojít po absorpci potravy a kyslíku k jejich nahrazení. Hydroponie pracuje následovně: jedná se o metodu pěstování bez půdy, kde dochází ke stimulaci rostlinného růstu a kde je řízeno množství vody, minerálních solí a, co je nedůležitější, rozpuštěného kyslíku.

Základní princip je docela jednoduchý. Když jsou kořeny zavěšeny v pohybující se vodě, absorbují potravu a kyslík rychle. Pokud obsah kyslíku je nedostatečný, růst rostliny bude pomalý. Ale když je roztok nasycen kyslíkem, růst rostliny zrychlí. Úkolem pěstitele je na základě potřeb rostliny najít rovnováhu mezi množstvím vody, živin a kyslíku, a maximalizovat tak výnos a kvalitu.

Abychom dosahovali těch nejlepších výsledků, musíme vzít na vědomí několik důležitých parametrů; teplotu, vlhkost a hladinu CO2, intenzitu světla, ventilaci a genetické vybavení rostliny. Všechny tyto parametry jsme schopni sledovat pomocí čidel. Stačí propojit vědomosti zahradníka, který musí vědět, co které rostlině vyhovuje a elektronika se postará o přesné dávkování.

Řešení od National Instruments

Systém je postaven na platformě myRio Student. Jedná se o cenově dostupnou variantu hardware, která se dá naprogramovat pomocí Labview nebo jazykem c.   Základem je dvoujádrový procesor ARM Cortex-A9 a disponuje dostatečným počtem analogových a digitálních vstupů/výstupů.

Jedná se o kompletní systém, který hlídá potřebné parametry pro dokonalý růst rostlin. Při hydroponii se vše točí okolo vody. O provzdušnění vody se stará  podobné zařízení jako pro akvaristiku. Tím se do vody dostane dostatečné množství kyslíku.

Systém každých 5 minut automaticky kontroluje hodnotu snímače PH. V případě, že je mimo rozsah, začne se do vody přimíchávat směs PH Minus nebo PH Plus.  Po dosažení ideálního rozsahu obvykle mezi 5,5. A 6.5 je roztok připraven. Je to podobná činnost jako u kontroly vody v bazénu. Je důležité, aby se nepoužívalo příliš mnoho kyseliny nebo zásady najednou, protože trvá nějakou chvíli, než se vše rozpustí a velká dávka by mohla poškodit kořenový systém rostlin.

Dosažení vyváženého PH je důležité pro správné míchání živin pro jednotlivé druhy rostlin. Každá rostlina potřebuje jinou kvalitu vody a jiný poměr minerálů a živin rozpuštěných ve vodě. Tyto minerály a živiny jsou k dostání ve specializovaných prodejnách pro hydroponické pěstování. Stačí pohledat na internetu.

Jakmile je směs namíchána je důležité ji dopravit pomocí čerpadla ke kořenům. Systém od National Instrument je naprogramován tak, že každých 90 minut je čerpadlo zapnuto na 30 sekund. Zda tento cyklus bude dodržen nebo se zkrátí či prodlouží, se vyhodnocuje pomocí senzoru, který je umístěn na listu rostliny tzv. Leaf sensor. Vše, co bylo zapotřebí pro sestavení tohoto systému, dává National Instrument k dispozici. Může to sloužit pro inspiraci pro domácí kutily, kteří si budou chtít něco takového sestavit doma. Taktéž je volně ke stažení celý projekt v Labview pro přehled algoritmů a procesů. Soubor je přiložen na konci článku.

Seznam zařízení a senzorů:

• 1x myRIO-1900 or myRIO-1950
• 2x 8 Channel Relay Module
• 4x Pumps
• 1x PH Sensor
• 1x PPM Sensor
• 3x Nutrient Pumps
• 2x PH up & down
• 1x Ultrasonic Sensor
• 1x Leaf Sensor
• 1x LED Light
• 1x Aeration System
• 1x Terminal block

Detailní informace se můžete dozvědět na následujících webových stránkách:  https://forums.ni.com/t5/Example-Program-Drafts/NIWeek2017-Hydroponic-System-using-myRIO-and-LabVIEW-OPC-UA/ta-p/3633000

Arduino, Rapsberry a ostatní

Pokud se někdo rozhodne začít experimentovat s hydroponií a má zkušenosti s arduinem volil bych jako hlavní desku arduino mega – https://www.arduino.cc/en/Main/arduinoBoardMega. Pro měření vlhkosti je vhodné čidlo http://www.instructables.com/id/How-to-use-DHT-22-sensor-Arduino-Tutorial/. Každý hydroponický systém potřebuje ovládat několik čerpadel a k tomu poslouží rozšiřující deska s relé http://www.instructables.com/answers/How-do-you-use-this-relay-module/.

Teplotu vody změříme pomocí  http://www.instructables.com/id/Temperature-with-DS18B20/.  Nejdůležitější, trochu komplikované a finančně náročné je měření Ph. I to se dá řešit automatizovaně, jelikož dnes je dostupná sada na měření Ph -  https://www.sparkfun.com/products/10972

Na internetu se najde několik návodů. Inspirovat se můžete i následujícím videem. Pokud Vám nesvědčí Arduino můžete použít jinou platformu např. Rapsberry. Zajímavou variantou je tzv. vertikální hydroponická farma, která je řízena pomocí platformy Edison od Intelu. Podrobný návod na sestavení této farmy naleznete zde: http://www.instructables.com/id/Vertical-Hydroponic-Farm/

Inteligentní mega skleník

Velké inteligentní skleníky nejsou jen ve Španělsku. Mnoho jich je postaveno na Slovensku, kde jsou schopny zásobovat celé Slovensko rajčaty. Většina těchto skleníků je vytápěna termálními prameny, kterých jsou na území Slovenska dostatek. Proč dovážet rajčata ze skleníků několik set kilometrů daleko? Letos se staví stejný typ skleníku také v České republice u obce Velké Němčice. O teplo se postará blízká bioplynová stanice. Vše bude pěstováno pomocí hydroponie. Pro opylování byli zvoleni čmeláci. Proč čmeláci? Odpověď je jednoduchá. U včel je problém, že neumí létat v místnosti. Narážely by do skla. Čmelák to naopak zvládne. Dvě stě speciálních hnízd bude rozmístěno všude po skleníku. Každé hnízdo bude mít přes wi-fi ovládané uzavírání dvířek. Otevře, až rajčata rozkvetou. Aby čmeláci nelétali celou dobu a nebyli unavení. Zde, by mě zajímalo, jak je ošetřený návrat čmeláků zpět do hnízda před uzavřením dvířek.

Závěr

Samozřejmě že princip hydroponie může někomu připadat nemyslitelný. Jiní v tom uvidí jen další módní hit? Jiní budou zvědaví a jiné to pobaví či zaujme? Každopádně systémy pro monitorováníteploty, vlhkosti a následné automatické závlahy či větrání je pomocí pro každého zahrádkáře nejen pro hydroponii. V parných letních dnech je dostatečný přísun vody klíčem pro dobrou sklizeň. Řízení kapkové závlahy dokáže ušetřit čas a vodu a odměnou bude čerstvá zelenina.