Development of a prototype of a solar greenhouse adapted to semi-arid regions

Abstract

Cette thèse étudie l'utilisation croissante des serres dans les régions semi-arides du Sahara. La recherche se concentre sur l’exploration des défis économiques, technologiques et environnementaux impliqués dans les changements agricoles dans ces régions. Plus précisément, l'étude examine comment les technologies de l'énergie solaire peuvent être intégrées dans les serres agricoles pour créer un cadre complet alliant durabilité et innovation. Les serres sont devenues industrialisées dans l’agriculture moderne et la rentabilité est un facteur crucial. Une approche stratégique est nécessaire pour maximiser la production végétale, y compris une conception, une structure et un contrôle climatique complets. La gestion du microclimat est une priorité, où des solutions telles que la fertilisation carbonée, la récupération des gaz à effet de serre et les sources d'énergie alternatives peuvent améliorer la productivité tout en réduisant l'impact environnemental. Malgré des progrès significatifs dans la technologie des serres, il reste encore des lacunes dans l’optimisation des microclimats des serres. Ce vide est un problème urgent qui entrave une production agricole élevée et augmente les coûts opérationnels et la consommation d’énergie. Cette recherche vise à combler cette lacune en développant une approche holistique intégrant la conception, la technologie et la gestion des microclimats des serres. L’objectif principal de cette recherche est de créer des initiatives concrètes qui peuvent façonner l’avenir de l’agriculture en serre. L'accent est mis sur le développement d'un prototype de serre solaire spécialement conçu pour répondre aux défis des climats semi-arides. Il s'agit de créer un modèle tangible et d'intégrer un système de chauffage et de refroidissement innovant pour réguler l'environnement interne en réponse aux conditions météorologiques semi-arides. Une approche intégrée est envisagée, dans laquelle divers aspects, notamment la conception, la technologie et les principes de gestion, travaillent ensemble pour optimiser les performances des serres. Le cadre proposé comprend des techniques d'apprentissage automatique pour la modélisation du microclimat et la conception et le développement d'un chariot d'acquisition pour le contrôle des données en temps réel. Cette thèse est divisée en six chapitres, chacun contribuant à un aspect spécifique d’amélioration et de durabilité des serres. La revue de la littérature établit une base complète en examinant les connaissances existantes et en identifiant les lacunes, fournissant ainsi une feuille de route pour les recherches ultérieures. Le contrôle et la modélisation des serres utilisent des algorithmes d'apprentissage automatique comme outils d'intelligence artificielle pour améliorer l'efficacité et la productivité. Enfin, les autres chapitres sur la gestion du climat des serres abordent divers aspects, notamment un système de chauffage innovant avec stockage, l'intégration des énergies renouvelables, le contrôle des hautes températures avec refroidissement par évaporation (FAN-PAD) et les performances du système d'ombrage pour le refroidissement. En conclusion, ce doctorat. La thèse cherche à catalyser un changement transformateur dans l’agriculture en serre en combinant des concepts de conception innovants, une technologie de pointe et des stratégies de gestion sophistiquées. Le cadre holistique proposé vise à optimiser les microclimats des serres et à établir un système durable et efficace qui s’aligne sur les impératifs mondiaux de sécurité alimentaire et de gestion de l’environnement.