Вертикальные фермы: как выращивать продукты в городе и от чего зависит их рентабельность

Выращивать растения можно не только на полях и в теплицах. Вертикальные фермы позволяют организовать производство внутри помещений, размещая растения на нескольких ярусах друг над другом.

Для городов такая технология представляет особый интерес: сельскохозяйственное производство можно разместить рядом с потребителем, не занимая большие площади земли. При этом урожай меньше зависит от сезона и погоды, а параметры выращивания можно контролировать практически на каждом этапе.

Однако у вертикального земледелия есть серьезное ограничение – высокая себестоимость. Оборудование, освещение, климатические системы и электроэнергия требуют значительных вложений.

Разбираемся, как устроены вертикальные фермы, какие культуры на них выгоднее выращивать и в каких случаях такая модель действительно может конкурировать с традиционным сельским хозяйством.

Как работает вертикальная ферма

Основной принцип вертикального земледелия – максимально эффективно использовать пространство.

Вместо одного уровня посадок растения размещают на нескольких ярусах стеллажей. В результате одна и та же площадь помещения может использоваться одновременно для выращивания большого количества культур.

При этом традиционная почва часто вообще не нужна.

Один из наиболее распространенных вариантов – гидропоника, при которой растения получают воду и питательные вещества из специального раствора. Другой подход – аэропоника: корни находятся в воздушной среде, а необходимые вещества поступают к ним в виде мелкодисперсного раствора.

Освещение обеспечивают светодиодные установки, а специальные системы контролируют:

• температуру;
• влажность;
• освещение;
• концентрацию питательных веществ;
• уровень углекислого газа;
• полив и циркуляцию воды.

По сути, вертикальная ферма представляет собой полностью управляемую среду выращивания, где производитель может самостоятельно задавать большинство параметров, от которых зависит развитие растений.

Что выращивают на вертикальных фермах

Такая технология подходит далеко не для всех культур.

Наиболее распространенные направления:

• листовые салаты;
• пряные травы;
• микрозелень;
• некоторые виды ягод;
• рассада;
• посадочный материал.

Объединяет эти культуры относительно небольшой размер, короткий цикл выращивания и достаточно высокая стоимость продукции.

А вот производство пшеницы, кукурузы, картофеля и других культур, которым требуются большие площади, в вертикальных помещениях обычно оказывается экономически невыгодным.

Поэтому вертикальную ферму правильнее рассматривать не как замену полям, а как отдельный формат производства определенных видов продукции.

Почему вертикальные фермы интересны для городов

Одно из главных преимуществ технологии – возможность разместить производство непосредственно рядом с рынком сбыта.

Ферму можно организовать в городе или пригороде, сократив расстояние между производителем и покупателем. Это особенно важно для продукции с коротким сроком хранения – например, свежей зелени и салатов.

В результате потенциально сокращаются:

• транспортное плечо;
• время доставки;
• потери продукции при перевозке;
• зависимость от удаленных поставщиков.

Для ресторанов, магазинов и других покупателей свежей продукции такой формат может быть особенно интересен.

Кроме того, вертикальная ферма не требует больших сельскохозяйственных площадей. Производство можно разместить в здании, на складе или другом подходящем помещении.

Урожай круглый год

Еще одно преимущество – возможность значительно снизить зависимость от погодных условий.

Обычное сельское хозяйство сталкивается с засухой, заморозками, сильными дождями, жарой, вредителями и другими природными факторами. На вертикальной ферме большинство параметров можно контролировать внутри помещения.

Производитель способен поддерживать нужную температуру, влажность и продолжительность светового дня независимо от времени года.

Это позволяет выращивать продукцию круглый год, а не только в течение подходящего сезона.

Но полностью исключить риски невозможно. Здесь появляются другие зависимости – например, от стабильности электроснабжения, исправности насосов, освещения и климатического оборудования.

Поломка одной системы в крупном комплексе может затронуть сразу значительную часть урожая.

Экономия воды – одно из преимуществ технологии

В закрытых системах вода может циркулировать и использоваться повторно.

В отличие от традиционного выращивания, где значительная часть воды может теряться через испарение или уходить в почву, гидропонные системы позволяют контролировать ее движение и возвращать в производственный цикл.

Это делает вертикальное земледелие особенно интересным для регионов, где доступ к воде ограничен.

При этом экономия воды не означает отсутствие расходов: необходимо учитывать стоимость оборудования для ее фильтрации, циркуляции и контроля качества.

Главная проблема – высокая себестоимость

У вертикальных ферм есть существенный недостаток: производство требует много оборудования и энергии.

Для запуска комплекса понадобятся стеллажи, системы освещения, насосы, климатическое оборудование, датчики, системы полива и автоматизации.

Но особенно важны постоянные расходы.

Искусственное освещение работает много часов в сутки. Кроме того, помещение необходимо отапливать, охлаждать и вентилировать.

Поэтому рентабельность вертикальной фермы зависит сразу от нескольких факторов:

стоимость электроэнергии + урожайность + цена продукции + эффективность оборудования + уровень автоматизации.

Если электричество дорогое, а продукция продается по низкой цене, экономическая модель может не сойтись даже при высокой урожайности.

Именно поэтому вертикальные фермы чаще ориентируются на культуры с высокой добавленной стоимостью.

Автоматизация снижает зависимость от ручного труда

Современная вертикальная ферма постепенно превращается в высокотехнологичное производство.

Датчики постоянно собирают информацию о состоянии растений и окружающей среды. Система может автоматически корректировать освещение, температуру, полив и состав питательного раствора.

На крупных предприятиях используются роботизированные решения. Они могут перемещать лотки, выполнять отдельные операции по уходу за растениями и участвовать в сборе урожая.

Следующий этап развития – использование искусственного интеллекта и компьютерного зрения.

Камеры и алгоритмы могут анализировать состояние растений, выявлять признаки заболеваний или недостатка питательных веществ и своевременно менять параметры выращивания.

Чем больше процессов удается автоматизировать, тем меньше ручного труда требуется для обслуживания фермы.

Может ли вертикальная ферма заменить обычное сельское хозяйство?

Пока – нет.

Для массового производства зерновых, масличных культур, картофеля и многих других продуктов традиционное сельское хозяйство остается значительно более масштабируемым и экономичным.

У вертикальных ферм другая специализация.

Их преимущества особенно заметны там, где важны:

• круглогодичное производство;
• стабильное качество продукции;
• близость к потребителю;
• высокая стоимость единицы продукции;
• ограниченность земельных ресурсов;
• контроль условий выращивания.

Поэтому наиболее реалистичный сценарий – сосуществование двух моделей, а не полная замена одной другой.

Поля будут обеспечивать массовое производство, а вертикальные фермы – закрывать отдельные ниши, прежде всего в сегменте свежей продукции.

От чего зависит будущее вертикального земледелия

Главный вопрос для отрасли – сможет ли технология снизить себестоимость производства.

Для этого необходимо совершенствовать светодиодное оборудование, климатические системы, автоматизацию и способы выращивания. Большое значение имеет и стоимость электроэнергии.

Перспективным направлением может стать использование возобновляемых источников энергии. Чем дешевле и эффективнее будет обеспечиваться работа оборудования, тем конкурентоспособнее станет продукция вертикальных ферм.

Другой фактор – спрос на локальные продукты.

Для крупного города возможность вырастить салат, зелень или другую свежую продукцию в нескольких километрах от магазина может иметь экономический смысл даже при более высокой себестоимости.

Вертикальная ферма – не просто ферма, а управляемое производство

Главная ценность вертикального земледелия заключается не в том, что растения можно поставить друг над другом. Важнее возможность управлять практически всем производственным циклом – от освещения и температуры до воды и питательных веществ.

При этом технология пока остается нишевой. Высокие расходы на оборудование и электроэнергию ограничивают перечень культур и рынков, где вертикальные фермы могут конкурировать с традиционным сельским хозяйством.

Поэтому будущее этой отрасли, скорее всего, связано не с заменой полей, а с развитием городского производства свежей продукции, где особенно важны скорость доставки, стабильность качества и круглогодичный урожай.

Если технологии продолжат дешеветь, а автоматизация – развиваться, вертикальные фермы смогут занять более заметное место в продовольственной системе крупных городов.