Optimální využití energie a vody v aquaponické farmě
Loading...
Date
Authors
ORCID
Advisor
Referee
Mark
A
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract
Energetická náročnost a ekonomická životaschopnost jsou často skloňované pojmy spojené s aquaponickým způsobem produkce potravin. Tato práce si klade za cíl nalézt opatření, která by zvýšila ziskovost podnikání v oblasti aquaponie a zároveň by snížila energetickou náročnost procesu a spotřebu dalších zdrojů. Součástí práce je následné ověření vybraných opatření na zkušební aquaponické farmě. K vyřešení otázky úspory energie a vody byly použity optimalizační metody vycházející z procesního inženýrství. Pro účely automatického monitoringu růstu rostlin, jakožto hlavního zdroje příjmů v aquaponii, byla využita technologie počítačového vidění. Za využití optimalizační metody zvané P-graph, integrace procesů a hledání procesních alternativ bylo nalezeno nejlepší možné uspořádání procesní sítě, které vykazovalo více než devítinásobný čistý roční příjem ve srovnání se současným uspořádáním procesních zařízení v aquaponické farmě. Dalších úspor energie a vody bylo dosaženo instalací reflexních fólií na okraje pěstebních boxů a dalším využitím odpadní vody z aquaponické části farmy v hydroponické sekci určené k pěstování sazenic. Tato opatření mohou napomoci aquaponickým farmám zvýšit konkurenceschopnost a snížit jejich dopad na životní prostředí.
Energy efficiency and economic viability are the often-quoted issues related to aquaponic farming. This thesis aims to identify measures which would enhance the profitability of aquaponics business while conserving energy and other resources and to verify the selected measures on the testing aquaponic farm. The process engineering optimisation technique was used to tackle the resource issue and the computer vision technique was applied to automatically monitor the growth rate of produce as the main revenue stream in aquaponics. Using the P-graph method, process integration and search for process alternatives, the best feasible structure was found with more than 9 times higher annual net income compared to the current process structure. Another energy and water savings were achieved by the installation of the reflective foil and further utilisation of the aquaponics effluent in the hydroponic section intended for seedlings cultivation. These measures can help the aquaponic farms to become more competitive and to decrease their ecological footprint.
Energy efficiency and economic viability are the often-quoted issues related to aquaponic farming. This thesis aims to identify measures which would enhance the profitability of aquaponics business while conserving energy and other resources and to verify the selected measures on the testing aquaponic farm. The process engineering optimisation technique was used to tackle the resource issue and the computer vision technique was applied to automatically monitor the growth rate of produce as the main revenue stream in aquaponics. Using the P-graph method, process integration and search for process alternatives, the best feasible structure was found with more than 9 times higher annual net income compared to the current process structure. Another energy and water savings were achieved by the installation of the reflective foil and further utilisation of the aquaponics effluent in the hydroponic section intended for seedlings cultivation. These measures can help the aquaponic farms to become more competitive and to decrease their ecological footprint.
Description
Keywords
aquaponie, optimalizace, syntéza procesní sítě, P-graph, integrace procesů, energetické úspory, ekonomická analýza, fotosyntetická hustota fotonového toku, aquaponics, optimisation, process network synthesis, P-graph, process integration, energy savings, economic evaluation, photosynthetic photon flux density
Citation
ONDRUŠKA, V. Optimální využití energie a vody v aquaponické farmě [online]. Brno: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství. 2020.
Document type
Document version
Date of access to the full text
Language of document
en
Study field
Procesní inženýrství
Comittee
prof. Dr. Ing. Marcus Reppich (předseda)
prof. Ing. Petr Stehlík, CSc., dr. h. c. (místopředseda)
doc. Ing. Ladislav Bébar, CSc. (člen)
doc. Ing. Zdeněk Jegla, Ph.D. (člen)
Ing. Dušan Vincour, Ph.D. (člen)
Ing. Jan Pokorný, CSc. (člen)
Ing. Zdeněk Jůza, Ph.D., MBA (člen)
Ing. Dušan Hrabec, Ph.D. (člen)
Ing. Vladimír Ucekaj, Ph.D. (člen)
doc. Ing. Jaroslav Jícha, CSc. (člen)
Date of acceptance
2020-07-14
Defence
1. Student prezentoval svoji diplomovou práci. Prezentace obsahovala následující body:
- motivace práce
- výhody a nedostatky akvaponie
- cíle závěrečné práce
- aquaponie
- základní technologické jednotky a jejich uspořádání
- celková denní spotřeba elektřiny
- stanovení procesních veličin
- fotosyntetická hustota fotonového toku
- možnosti integrace procesů
- analýza metodou P-graph
- rekonstrukce stávající konfigurace
- výsledky analýzy metodou P-graph
- instalace reflexní fólie a její vliv na PPFD
- monitoring růstu salátů, metodologie a výsledky
- úspora pitné vody
- shrnutí práce
- budoucí práce
2. Tajemník přečetl posudek a dotazy oponenta.
- Student uspokojivě odpověděl na dotazy oponenta.
3. Členové komise položili dotazy k diplomové práci:
- Okomentujte v práci použitý algoritmus pro strojové zpracování obrazu.
Student algoritmus uspokojivě okomentoval.
- Mohl byste říci něco ke zmíněnému tématu využití mikrořas?
Student uspokojivě odpověděl a vysvětlil možný přínos mikrořas v akvaponii.
- Proč jsou prezentované sumy (náklady, zisky) tak malé?
Student uspokojivě odpověděl - jedná se pouze o zkušební provoz.
- Můžete okomentovat Váš přínos při tvorbě P-grafu, jak byl tvořen?
Student uspokojivě vysvětlil tvorbu P-grafu s využitím specializovaného softwaru.
- Na základě čeho byla řešení P-grafu vyhodnocena jako profitabilní?
Student uspokojivě odpověděl.
- Jak byly zadány omezující podmínky při tvorbě P-grafu?
Student podmínky objasnil.
- Upřesněte možnost využití bioplynu na vytápění?
Student možnosti objasnil.
- Jaké druhy ryb lze pro daný proces použít?
Student vhodné druhy pojmenoval a zdůvodnil.
Result of defence
práce byla úspěšně obhájena
Document licence
Standardní licenční smlouva - přístup k plnému textu bez omezení