Dr. Apáti Ferencet, a Debreceni Egyetem Kertészettudományi Intézet intézetigazgatóját, egyetemi docenst ez alkalommal a fagyvédelmi beruházásukról, a szélgépről, illetve annak a működési tapasztalatairól kérdeztük.
„Szabolcs-Szatmár-Bereg megyében, Csengerben található a családi gazdaságunk. Kizárólag étkezési almát termelünk, 30 hektáron, intenzív ültetvényeken. A tavaszi fagyok egyre több borsot törnek az orrunk alá. Gyakorlatilag folyamatos fejlesztések révén eljutottunk oda, hogy most már nagyobbrészt jó fajtákkal, öntözött, intenzív ültetvényekkel rendelkezünk, a termelés hatékonyságában a legnagyobb korlátot az időjárási káresemények jelentik. Így, a következő években a fejlesztések elsődleges célja az ültetvények jéghálózása és a fagyvédelem megoldása lesz.”
Mekkora az az ültetvénye?
A 30 hektáros ültetvényfelület három kertből áll, a szélgépek a legnagyobb 16 hektáros táblába kerültek. Egyrészt azért, mert ez a legnagyobb területünk, másrészt pedig – azzal együtt, hogy nem fagyzugos – tavaszi fagyok bekövetkezésekor mindig itt alakultak ki a legerősebb fagykárok. A cél az, hogy ez a tábla pár éven belül totálisan jéghálós és fagyvédett legyen, ami már az egész gazdaság szintjén szavatolja a gazdálkodás biztonságát. Úgy tűnik, hogy a klíma átalakulása abba az irányba halad, ami szükségessé teszi, hogy a jégesők elleni védelem és a fagyvédelem együtt járjon. Egyik a másik nélkül nem nagyon fog tudni létezni. A tábla alakja szabályos téglalap, hozzávetőlegesen 300 x 540 m, így a megvásárolt két szélgéppel a tábla nagy része lefedhető.
Hogy működnek a szélgépek, hogy tudnak védelmet biztosítani fagy ellen?
A telepített szélgépünk 11 m magas toronyra szerelt, 6 m átmérőjű és enyhén lefelé döntött lapátokkal szerelt berendezés. A légkeveréses módszerek során azt használjuk ki, hogy kisugárzási fagy esetén csak az alsó néhány méteres légréteg hűl le kritikusan, fölötte pedig pozitív hőmérsékletű levegő található. Ezt belekeverve az alsó légrétegbe, növelhető annak hőmérséklete. Más megközelítésben a hideg levegő leülepedését gátoljuk meg.
A módszer korlátja az, hogy csak akkor működik hatékonyan, ha található az ültetvényénél jelentősen magasabb hőmérsékletű légréteg az ültetvény fölött, abban a 15-20 m-es magasságban, ahonnan a berendezés lekeveri a levegőt. Olyan típusú fagyoknál, ahol a levegő hőmérséklete lassan emelkedik a földfelszíntől való távolodással, általában jelentősen csökken a hatásfok.
A szélgépeknek több típusa terjedt el, de általánosságban elmondható, hogy hatásfokuk függ a meghajtó motor teljesítményétől, a propeller kialakításától és átmérőjétől, mindezek által az időegység alatti légszállítástól, továbbá erőteljesen függ attól, hogy milyen magasságból keverik le a levegőt. Minél magasabbról, potenciálisan annál nagyobb mértékben képesek emelni az ültetvény hőmérsékletét. A szélgépek általános tulajdonsága, hogy fajlagos – egy hektárra vetített – beruházási költségük általában relatíve magas (ami beruházási támogatásokkal jelentősen tompítható), ugyanakkor az üzemeltetés folyó működési költsége alacsony, és a működtetésnek érdemi emberigénye sincs.
A berendezés maga körül kör vagy ellipszis alakban védi az ültetvényt azáltal, hogy nem egy helyben állva keveri a levegőt, hanem 4,5 perc alatt körbeforog. A gyakorlati tapasztalatok és tudományos mérések alapján közepes hatásfokú módszerek (a hatásfokot befolyásoló, fentebb leírt tényezők figyelembevételével), kisugárzási fagyok esetén mintegy 2,0-3,5 °C-kal képesek emelni a levegő hőmérsékletét, így a legérzékenyebb fenológiai stádiumban védelmet nyújthatnak –4-–5 °C-ig, de ilyen optimális állapot nem mindig alakul ki.
Ez a légkeverésen alapuló fagyvédelmi berendezés, milyen típusú fagyok esetében alkalmazható?
A tavaszi fagyoknak két alaptípusa van: a kisugárzási fagy és a szállított fagy. A kisugárzási fagyokat a nagy éjszakai kisugárzás okozza, tehát olyankor keletkezik, amikor a légkör üvegházhatása csekély, nyitott (felhőtlen) az égbolt és totál szélcsend van. E fagyok kialakulása idején a függőleges mentén nagy hőmérsékleti különbségek keletkeznek: az 5 m-es magasságra vonatkoztatott hőmérsékleti különbség szélcsendes időben elérheti a 10 °C-ot is.
Mivel a hideg levegő a nehezebb, jellemzője, hogy mindig ez ülepszik le az ültetvény alsó rétegeiben. Ennek következménye az a gyakorijelenség, hogy a termés a levegő hőmérsékleti rétegződése miatt egy bizonyos koronamagasságig fagy le, és fölötte akár teljes termés van. E fagyok rendkívül változatos területi eloszlásúak a felszín hőkapacitásától függően, néhány száz méteres távolságokon belül is nagy hőmérsékletkülönbség alakulhat ki, aminek megfelelően egy ültetvény különböző pontjain is rendkívül eltérő lehet a kármérték.
Szállított fagyokról olyan esetekben beszélünk, amikor a hozzánk érkező légtömegek hőmérséklete fagypont alatt van. Figyelembe véve a légtömegek méreteit (területük sok ezer km2, magasságuk 1-5 km), a szállított fagyok mértéke emberi beavatkozással nem vagy kevésbé módosítható; csupán a károsító hatás mérsékelhető közvetett módon. A szállított fagyok velejárója általában az élénkebb légmozgás és, hogy a levegő hőmérséklet szerinti rétegződésében nem feltétlenül van jelen nulla fok fölötti hőmérsékletű réteg az adott terület fölött.
Ennek jelentősége abban rejlik, hogy amennyiben jelentősebb légmozgás kíséri, a hőtermelésre és a kisugárzott hő mérséklésére alapozó fagyvédelmi módszerek hatástalanok, ha pedig hiányzik a terület fölött a nulla fok fölötti „meleg” légréteg, a légkeveréses módszerek mondanak csődöt. Ezek miatt nehéz vagy – legfőképpen, ha mindkét előbbi feltétel egyszerre teljesül – a legtöbb esetben lehetetlen védekezni ellene. Ilyen szempontból viszont kedvezőnek tekinthető, hogy nem ez a gyakoribb jelenség, ugyanis a tavaszi fagyok döntő többsége kisugárzási fagy.
Összefoglalóan azt lehet mondani, hogy a szélgépek elsősorban a kisugárzási fagyok ellen tudnak védeni, a szállított fagyokkal sokkal nehezebben felvenni a küzdelmet. Hozzá kell tenni azonban, hogy amennyiben 3-4 m/s-nál (10-15 km/h) erősebb légmozgással jár együtt egy éjszakai fagy, akkor szinte semmilyen fagyvédelmi módszer nem hatékony. A hőtermelésre alapulók azért nem, mert ez a légmozgás már leviszi a termelt hő nagy részét a területről, a korona feletti fagyvédelmi öntözés pedig azért nem, mert ilyenkor már a víz – légmozgás keltetette erős – párolgásának hűtőhatása adott esetben nagyobb, mint a fagyás fűtőhatása. Megjegyzendő, hogy a 2020. évben több ilyen típusú fagy is kialakult.
A fagyvédelmi technológiák közül miért éppen a szélgépre esett a választás?
Azért szélgépet vásároltunk, mert az összes fagyvédelmi technológiai tekintetében – azok előnyeit és hátrányait értékelve – ez tűnt a legjobb választásnak. Kb. 8-10 évvel ezelőtt egy egyetemi kutatás keretében sokat foglalkoztam fagyvédelemmel, így sikerült rendszerezni azok előnyeit és hátrányait. A fizikailag leghatékonyabb módszer a korona fölötti, esőztető fagyvédelmi öntözés, de ennek olyan óriási a vízigénye, amit nem tudunk vízforrással kielégíteni, illetve – nem víztakarékos jellege miatt – vízjogi engedélyt is nehéz szerezni, és beruházási támogatás sem jár rá.
A második legjobb hatásfokú módszer a fagyvédelmi paraffingyertya, de ennek hátránya, hogy egy hektárra egy garnitúra kb. 1,2 millió Ft, amiért kb. 10 órát működik, és utána új garnitúrát kell venni, vagyis borzasztóan drága. Ráadásul működtetéséhez nagyon sok élőmunka szükséges, ami körülményes. Továbbá – mivel enyhén környezetszennyező és nem is tárgyi eszközről van szó – beruházási támogatás szintén nincs rá.
Ismereteim és tapasztalataim szerint a harmadik leghatékonyabb módszer a fix, telepített szélgép. Hátránya, mint korábban elmondtam, hogy csak olyan típusú fagyoknál véd elég hatékonyan, amikor a levegő hőmérséklete gyorsan emelkedik a földfelszíntől való távolodással. Előnye viszont, hogy ugyan a beruházás relatíve drága, de hatásfok szerinti sorrendben ez az első fagyvédelmi technológia, amire 60-80%-os beruházási támogatást igénybe lehet venni. További előnye, hogy az üzemeltetéséhez nem feltétlenül kell ember, illetve az üzemeltetés költsége nagyon alacsony, kb. 3-4 ezer Ft/ha/óra.
Vagyis, amennyiben olyan nagyszámú fagyos éjszaka alakul ki egy tavaszon, mint 2020-ban, nem feltétlenül kell vele „spórolni”, akár évi 10-15 alkalommal történő beindítása sem kerül sokba. A többi fagyvédelmi módszert, technológiát én nem tartom elég hatékonynak ahhoz, hogy egy korszerű, nagy áruértéket előállító ültetvény védelmét alapozzam rá.
Az általunk vásárolt szélgép egy amerikai gyártmány. Azért ezt választottuk, mert sok ezer darab működik belőle a világon, és nagyon sok gyártói tapasztalat van már mögötte.
Hordozható ez az eszköz?
Alapvetően nem hordozható, bár éppen nem megoldhatatlan – csak nehézkes és körülményes – az áttelepítése. Vehetjük egy fix, telepített, helyhez kötött technológiának.
Mennyire igényel emberi beavatkozást a működtetése?
Saját hőmérői és vezérlése is van, így beprogramozható, hogy bizonyos hőmérséklet elérése esetén automatikusan elinduljon és működjön. De mi jobban bízunk a saját érzékelésben és indításban, illetve praktikus, ha az üzemeltetés közben van emberi felügyelet, bár érdemi tennivaló a beindítása után már nincs.
Mekkora üzemanyagfogyasztással kell kalkulálni?
Az üzemanyagfogyasztása, a maximális teljesítmény közelében, nagyságrendileg 30 liter per óra. Ez soknak hangzik, de ez kb. 10 ezer Ft, amit 6-7 hektár védett területre oszlik.
Mi a tapasztalata, a géptől távolodva, mekkora távolságtól kezd számottevően csökkeni a fagyvédelmi hatás?
Erre elsősorban gyakorlati tapasztalatunk, benyomásunk van. Tudományos igényességgel alátámasztott mérésünk még nincs, de erre is törekedni fogunk. A géptől számított 100-120 m-es távolságig igen erős szelet kelt, így ebben a távolságban hatásfoka még jó, de összességében – időjárási körülményektől függően 130-150 m sugarú kört vennék alapul a védett terület vonatkozásában, ami megfelel 5-7 hektárnak. Hozzáteszem, a szélgéptől 130 m-re található meteorológiai állomásunk szélmérő lapátjai még rendszeresen megforogtak, amikor a gépek odafújták a levegőt (az állomás gyakorlatilag pont a két gép között van), és mértek 1-2 m/s légmozgást. Illetve a légmozgásra érzékeny növényzeten még a szélgéptől 170 m-re is érzékelhető volt kisebb hatása, de ez a fagyvédelem szempontjából vélhetően már nem számottevő.
Milyen hatósági engedély szükséges a működtetéséhez?
Mivel ez egy gépberuházás, építési engedély nem szükséges. Más hatósági engedély sem jött szóba, illetve fontos, hogy a környezetre gyakorolt érdemi káros hatása nincs. Relatíve nagy zajt kelt működés közben, de a géptől 500-600 m-re ez már teljesen elviselhető.
Összességében, mennyibe kerül egy ilyen, vagy ehhez hasonló paraméterekkel rendelkező gép?
Egy berendezés beruházási költsége a szállítással, a letelepítést előkészítő műveletekkel és a letelepítés költségeivel együtt hozzávetőlegesen 16 millió Ft. Ez vetül az én számításaim szerint mintegy 6 hektáros védett területre, ami 2,7 millió Ft/ha. A 60%-os beruházási támogatás, melyet a Vidékfejlesztési Program keretein belül meghirdetett, „Éghajlatváltozáshoz kapcsolódó és időjárási kockázatok megelőzését szolgáló beruházások támogatása” jogcímen nyertünk el, értelemszerűen jelentősen mérsékelte a beruházási költséget.
Összességében milyen gyakorlati, üzemeltetési tapasztalattal rendelkeznek az elhangzottakon túl?
A gépeket 2020. április 18-án üzemeltük be (korábban egyszerűen nem volt lehetséges). Így az április 15-ei fagyokban még nem tudott védeni, és ekkor el is szenvedtünk egy 6-8 millió Ft értékű kárt ebben az ültetvényünkben. A rendkívül késői, május 13-ai fagynál azonban már működtek. A fagypont meglepően korán, már 23:00 óra magasságában beállt ezen az estén, így egy kicsit el is késtünk az indítással. A gépek beindításakor a tőlük 130 m távolságra található meteorológiai állomás ekkor már -0,4 °C-ot mutatott úgy, hogy előtte fél órával még nem fagyott. A meteorológiai állomás a gépek beindítása után 20 perccel már +1,9 °C-ot mért (ettől közelebb vélhetően még magasabb volt a hőmérséklet-emelő hatása, távolodva pedig csökkenhetett).
A gépek tehát ebben a korai szakaszban mintegy 2,5°C-kal emelték meg az ültetvény hőmérsékletét (hangsúlyozom, 130 m távolságra), és a 0°C feletti hőmérsékletet végig fenntartották ezen a ponton, a nepkelte előtti kb. egy órát kivéve. Ebben a hajnali időszakban már -0,5 és -1,0°C közötti hőmérsékletet mért az állomás, de a kontrollterületen (védetlen, a szélgéptől 180 m-re lévő terület) ekkor már
-2,5°C volt.
A védett területeken nem találtunk másnap fagysérült gyümölcsöt, míg a védetlen területen nagyszámú károsodott gyümölccsel lehetett találkozni. Hozzá kell tenni, hogy a védekezést megelőző nap időjárásának alakulása nem volt éppen kedvező a védekezéshez. Ugyanis – a 2020. tavaszi fagyokra oly’ jellemző módon – a megelőző napon egy hideg légtömeg nagy széllel kiseperte a meleg levegőt a Kárpát-medencéből. Úgy vágtunk neki ennek az éjszakai védekezésnek, hogy délután négy órakor már alig volt 10°C a területen, míg egy klasszikus kisugárzási fagyos, tavaszi éjszakán ilyenkor még akár 20-25°C is van. Az időjárási körülmények miatt már a védekezés kezdetén is kevés volt a hőtartalék a légkörben, a hajnali órákra pedig ez rohamosan fogyott. Ennek ellenére azt gondoljuk – a későbbi károk és a szüretelt termés láttán – hogy ha a 32 millió Ft-os beruházási költségét még nem is termelte vissza a két szélgép ezen az egy éjszakán, a 40%-os saját forrás részét biztosan, így gyakorlatilag egy éjszaka alatt megtérült.
