Penanaman rumah kaca merupakan bagian penting dari perekonomian negara-negara Nordik, di mana iklimnya kurang optimal untuk menanam makanan. Oleh karena itu wajar untuk mengharapkan banyak inovasi dalam produksi rumah kaca datang dari negara-negara Nordik. Ini tentu berlaku untuk Denmark.
Denmark menanam produknya sendiri sebanyak mungkin. Hal itu tidak hanya mengurangi ketergantungan negara pada impor, tetapi juga meminimalkan emisi CO2 yang dikeluarkan dalam transportasi.
Namun, pertanian rumah kaca mengkonsumsi lebih banyak energi daripada pertanian tradisional. Karena negara ini berniat untuk tumbuh sebanyak mungkin secara lokal, Denmark telah berinvestasi dalam teknologi baru untuk menurunkan konsumsi energi dalam produksi rumah kaca.
Terlebih lagi, dua perkembangan baru-baru ini telah meningkatkan taruhannya – peningkatan penggunaan pertanian vertikal dan bisnis baru seputar ganja yang ditanam secara lokal.
Perusahaan Denmark Nordic Harvest berjalan Pertanian vertikal terbesar di Eropa di Denmark. Pertanian vertikal adalah salah satu metode pertanian terburuk dalam hal emisi CO2, atau yang terbaik. Itu semua tergantung pada jenis energi yang digunakan untuk menjalankan pertanian – dan pada teknologi yang digunakan untuk menjalankannya.
Nordic Harvest menggunakan tenaga angin dan banyak teknologi, yang membuat produksi ramah lingkungan. Namun, perlu inovasi lebih lanjut untuk berkembang, dan ingin menanam lebih dari sekadar sayuran selada, herba, dan kangkung – serta beroperasi di negara lain.
Adapun ganja, itu adalah rahasia yang dijaga dengan baik bahwa Denmark berada di jalur yang tepat untuk menjadi salah satu produsen ganja medis terbesar di dunia, dengan 200.000 meter persegi disisihkan untuk tujuan ini. Keberhasilan ini sebagian besar disebabkan oleh program percontohan untuk menumbuhkan zat tersebut, yang dimulai pada tahun 2018. Ganja ditanam di rumah kaca di Denmark.
Diperlukan alat baru
Untuk membantu produksi baru menghemat energi – dan untuk terus menghemat lebih banyak energi dalam produksi tradisional – negara membutuhkan alat baru. Instansi pemerintah dan organisasi penelitian telah membantu mengembangkan beberapa teknologi baru untuk mendukung pertumbuhan rumah kaca menjadi lebih ramah lingkungan – dan upaya tersebut telah membuahkan hasil.
“Para penanam rumah kaca Denmark telah memangkas penggunaan energi mereka sekitar 50% selama 15 tahun terakhir,” kata Jesper Mazanti Aaslyng, konsultan dengan HortiAdvice. “Ini sebagian besar berkat investasi dalam teknologi baru, dan cara baru mengendalikan iklim di rumah kaca.”
Aaslyng lebih dari sekadar konsultan HortiAdvice. Dia juga bertanggung jawab atas beberapa proyek ilmiah Denmark dan internasional tentang produksi dan keberlanjutan rumah kaca, menggunakan alat digital untuk mendukung keputusan dalam industri rumah kaca. Sejak tahun 1985, beliau telah melakukan penelitian tentang tanaman hortikultura, mengepalai sekolah penelitian untuk ilmu hortikultura di University of Copenhagen hingga tahun 2007, dan menjabat sebagai manajer departemen untuk teknologi tanaman di Institut Teknologi Denmark (DTI) dari tahun 2007 hingga 2022.
Denmark melihat produksi rumah kaca sebagai bagian besar dari masa depannya. Tidak hanya dapat memberi makan penduduknya sendiri dengan biaya lebih murah dan dengan cara yang lebih hemat energi, tetapi juga dapat mengekspor beberapa teknologi dan pengetahuan.
Sebuah proyek, yang disebut Industri Rumah Kaca 4.0, didirikan untuk memasukkan beberapa teknologi terbaru yang telah digunakan di industri lain dan menerapkannya pada produksi rumah kaca.
Proyek yang dimulai pada 2018 dan akan berakhir pada Maret 2023 ini berjanji untuk menjadikan industri pertanian rumah kaca Denmark hemat energi dan ramah lingkungan melalui penggunaan penawaran digital baru ini. Proyek ini didanai oleh Badan Energi Denmark dalam konteks EUDPProgram Pengembangan dan Demonstrasi Teknologi Energi Denmark.
Menerapkan teknologi Industri 4.0 pada pertanian
Tujuannya adalah untuk menggunakan teknologi Industri 4.0 – khususnya internet of things (IoT), artificial intelligence (AI), big data, cloud computing dan digital twins (DT) – sebagai bagian dari sistem produksi rumah kaca. Harapannya adalah ini akan menjadi pendekatan yang mengganggu untuk integrasi vertikal dan optimalisasi proses produksi rumah kaca untuk meningkatkan efisiensi energi, hasil produksi dan produktivitas tanpa mengorbankan kualitas atau keberlanjutan produk.
Menerapkan konsep Industri 4.0 Digital Twin ke industri rumah kaca hortikultura Denmark menghasilkan seperangkat alat baru yang dapat digunakan untuk mensimulasikan fasilitas rumah kaca fisik untuk menguji berbagai skenario. Alat tersebut juga dapat digunakan untuk mengevaluasi kinerja rumah kaca. Kembar digital menggunakan data sensor tradisional dari produksi, bersama dengan data berbasis cloud untuk memprediksi bagaimana kinerja sistem fisik dalam berbagai kondisi operasional. Mereka menggabungkan pemodelan, statistik, dan analitik data besar untuk melakukan analisis.
Kembar digital membantu mengoptimalkan beberapa dimensi – termasuk jadwal produksi, konsumsi energi, dan biaya tenaga kerja. Mereka melakukannya dengan mempertimbangkan semua faktor utama – termasuk tenggat waktu produksi, penilaian kualitas, pemanasan, pencahayaan buatan, harga energi, dan prakiraan cuaca. Kembar digital dapat digabungkan untuk membentuk ekosistem model yang mensimulasikan seluruh fasilitas produksi.
Ekosistem kembar digital khusus dihubungkan bersama untuk menggambarkan dan mensimulasikan semua aspek rantai produksi, seperti keseluruhan kapasitas produksi, konsumsi energi, tanggal pengiriman, dan proses pasokan. Tujuan Greenhouse Industry 4.0 adalah mengembangkan ekosistem kembar digital yang secara kolektif menangkap perilaku fasilitas rumah kaca industri.
Greenhouse Industry 4.0 akan menggunakan tiga tipe digital twin yang berbeda. Satu akan mencakup kompartemen iklim rumah kaca, yang lain akan memodelkan aliran produksi, dan yang ketiga akan mewakili sistem energi. Dua yang terakhir terutama untuk membantu peneliti mengembangkan desain yang optimal. Yang pertama, digunakan untuk memodelkan kompartemen iklim, memiliki nilai praktis langsung.
“Tujuan utama kembaran iklim adalah untuk mengoptimalkan produksi tanaman, sambil meminimalkan penggunaan energi,” kata Aaslyng. “Kami menggunakan komputer iklim yang sudah dipasang di sebagian besar rumah kaca, yang mengukur iklim baik di dalam maupun di luar rumah kaca dan mengontrol iklim di dalam rumah kaca. Kami menggunakan data tersebut dalam perangkat lunak kami untuk memodelkan apa yang terjadi dalam produksi. Fotosintesis, penggunaan energi, dan kondisi iklim semuanya dimodelkan.
“Perangkat lunak yang kami kembangkan dalam konteks Greenhouse Industry 4.0 diakuisisi oleh HortiAdvice,” katanya. “Kami sekarang terus mengembangkan InfoGrow 2.0 dan Rumah Kaca Virtual bekerja sama dengan University of Aarhus dan University of Southern Denmark.
“InfoGrow 2.0 menyediakan analisis produksi dan penggunaan energi secara online, serta manajemen risiko yang mempertimbangkan risiko penyakit bagi tanaman. Pengguna dapat menyesuaikan titik setel untuk parameter iklim untuk mengoptimalkan pertumbuhan tanaman setiap hari. Perangkat lunak menghasilkan log, yang dapat digunakan untuk analisis lebih lanjut.
“Virtual Greenhouse mensimulasikan dan menganalisis strategi iklim petani,” kata Aaslyng. “Itu juga mensimulasikan efek penambahan perangkat keras baru ke rumah kaca. Kami mengembangkan digital twin untuk menjalankan simulasi yang membantu kami memahami dan mengoptimalkan produksi. Ini memodelkan fotosintesis daun dan kanopi, iklim di rumah kaca, iklim di kanopi tanaman, dan penggunaan energi untuk pemanasan, pendinginan, dan pencahayaan buatan.
Berdasarkan kondisi iklim, sistem menggunakan pemodelan untuk memperkirakan efek pada rumah kaca, termasuk penguapan, perpindahan panas, dan kondensasi – dan berapa banyak fotosintesis yang akan berlangsung untuk jenis tanaman tertentu. Sistem bahkan dapat melakukan penyesuaian dengan cepat untuk mengoptimalkan pertumbuhan.
Tantangan
Inovasi hanyalah bagian dari permainan. Bagian lainnya adalah meyakinkan para penanam untuk menggunakan teknologi baru, dan banyak penanam yang menolak untuk berubah.
“Perangkat lunak baru mendorong para penanam untuk melihat produksi mereka secara berbeda,” kata Aaslyng. “Mereka harus berpikir dengan cara baru, dan mereka perlu menggunakan setpoint jenis baru untuk produksi mereka. Banyak penanam yang terbiasa dengan pendekatan yang lebih tradisional dan enggan mencoba hal baru.”
Tapi Aaslyng berharap. Peristiwa baru-baru ini mungkin telah mengubah sikap petani. “Perang di Ukraina dan harga energi yang lebih tinggi memaksa petani untuk berpikir dengan cara baru,” katanya.
Alasan lain mengapa para penumbuh lambat mengadopsi teknologi baru adalah, seperti halnya teknologi baru lainnya, hanya sedikit orang yang ingin menjadi yang pertama mencobanya. Sebagian besar penanam lebih suka menunggu sampai mereka melihat rekan mereka berhasil menggunakannya.
Bagian dari apa yang dilakukan HortiAdvice adalah membantu para penanam memahami teknologi baru dan apa yang dapat dilakukan HortiAdvice untuk bisnis mereka. HortiAdvice berkonsultasi dengan petani tentang semua aspek produksi tanaman, termasuk keuangan, manajemen, teknologi, dan skema subsidi.
Tantangan ketiga adalah membuat produsen sistem yang berbeda bekerja sama. Layanan baru bergantung pada pertukaran data, tetapi tidak semua komputer iklim kompatibel, dan pemasok tidak selalu bersedia memodifikasi sistem mereka sendiri.
Rumah Kaca masa depan
“Industri Rumah Kaca 4.0 dibangun berdasarkan penelitian energi selama beberapa tahun,” kata Aaslyng. “Tujuannya adalah untuk memberikan solusi digital yang memastikan ekspor makanan Denmark yang lebih besar dan teknologi yang dapat digunakan di negara lain untuk produksi yang optimal di masa depan.”
Perusahaan yang membangun dan mengoperasikan pertanian vertikal telah membuat langkah besar, tetapi lebih banyak kemajuan diperlukan sebelum mereka dapat menghasilkan lebih banyak jenis tanaman secara efisien. Mereka tentu tertarik dengan teknologi baru.
Anders Riemann, pendiri dan direktur Nordic Harvest, berkata di posting blog perusahaan bahwa satu-satunya alasan mereka tidak bergerak melampaui produksi hanya selada, rempah-rempah dan kol adalah karena ini adalah satu-satunya tanaman yang menguntungkan untuk ditanam dengan pertanian vertikal.
Tidak layak secara ekonomi untuk menggunakan pertanian vertikal untuk menanam tomat, misalnya, karena terlalu banyak waktu dan tenaga tanaman untuk menumbuhkan daun dan batang, yang tidak dapat dijual. Hanya setelah lama berfotosintesis tanaman tomat dapat mulai menghasilkan buah yang dapat dijual.
Bukan hanya perkembangan teknologi yang akan menentukan apa yang masuk akal untuk diproduksi di masa depan. Ekosistem yang sama sekali baru perlu dikembangkan di sekitar metode pertanian baru. Misalnya, benih akan dikembangbiakkan sehingga cocok untuk vertical farming.
Perusahaan yang sangat ambisius, Nordic Harvest berharap setelah pertanian vertikal terbentuk, mereka dapat meluncurkan proyek reboisasi. Lahan pertanian yang tidak lagi dibutuhkan dapat dibeli dan diubah kembali menjadi hutan.
Bagaimanapun, Denmark berada di jalur yang benar, mendukung industri strategis dengan proyek teknologi. Negara ini mungkin tinggal beberapa inovasi lagi untuk menjadi pemain global utama dalam produksi pangan.
Indonesian
Arabic
Chinese (Simplified)
Dutch
English
French
German
Italian
Portuguese
Russian
Spanish