Bee Better
Afs
Κωνσταντίνος Ρίζος, Κωνσταντίνος Κωφοτόλης, Κωνσταντίνος Πανέρης
Εισαγωγή
Όπως όλοι γνωρίζουμε οι μέλισσες παίζουν καθοριστικό ρόλο στην επιβίωση ενός οικοσυστήματος και κατ’ επέκταση ολόκληρου του πλανήτη μας, αφού είναι υπεύθυνες για την γονιμοποίηση των φυτικών ειδών. Πολλοί παράγοντες, όμως, τις απειλούν και ένας από τους σημαντικότερους είναι οι αντίξοες συνθήκες του Χειμώνα. Κανονικά οι μέλισσες επιβιώνουν κατά την διάρκειά του δημιουργώντας την μελισσόσφαιρα (σφαιρική μάζα, της οποίας ο όγκος και η πυκνότητα μεταβάλλονται, ανάλογα με τις αυξομειώσεις της θερμοκρασίας) και καταναλώνοντας το αποθηκευμένο μέλι. Ωστόσο η από τον άνθρωπο προκληθείσα κλιματική αλλαγή σε συνδυασμό με το κρύο προκαλούν πολλά προβλήματα στις μέλισσες. Για παράδειγμα, οι μέλισσες καταναλώνουν πολύ μεγάλα αποθέματα τροφής για να εξασφαλίσουν την απαραίτητη ενέργεια για την θέρμανση της κυψέλης, μέσω της σύσπασης του σώματος τους. Επιπλέον ο γόνος καταστρέφεται και τα νέα αυγά τρώγονται αφού τώρα η προτεραιότητα των εργατριών είναι να προστατεύσουν την βασίλισσα τους από το ψύχος. Επιπρόσθετα, σε κυψέλες, των οποίων ο πληθυσμός είναι ιδιαίτερα μικρός, δημιουργούν μια υποτυπώδη μελισσόσφαιρα που δεν καταφέρνει να φτάσει την σωστή θερμοκρασία με αποτέλεσμα το μελίσσι να υποκύψει στο ψύχος. Οι απότομες αυξομειώσεις της θερμοκρασίας και το κρύο που επικρατεί δυσκολεύουν όχι μόνο την γεωργική παραγωγή και δουλειά των μελισσοκόμων αλλά και την επικονίαση των φυτών.
Η εργασία μας
Με βάση τις βιολογικες λειτουργιες των μελισσών και την συμπεριφορά τους σε κρύες συνθήκες, υποθετουμε οτι η διατηρηση μιας υψηλοτερης θερμοκρασιας είναι το κλειδί για την επιβίωση του μελισσιού κατα την διάρκεια ενός κρύου χειμώνα και την επικράτηση ομαλών συνθηκών κατα την εκτροφή γόνου ήδη από νωρίς την άνοιξη.
Στην παρούσα εργασία διερευνάται, λοιπόν, κατα πόσο μια υψηλότερη θερμοκρασία στο εσωτερικό του μελισσιού μπορεί να αυξήσει το προσδόκιμο ζωής των μελισσών, τον πληθυσμό τους αλλά και την ποσότητα παραγωγής τους. Επιπλέον, προτείνεται μία καινοτόμα κατασκευή ως λύση στο πρόβλημα του κρύου.
Έχουμε ήδη τονίσει την αξία των μελισσών για το περιβάλλον και για αυτό θεωρούμε τόσο σημαντική αυτή μας την προσπάθεια να εξασφαλίσουμε όχι μόνο την επιβίωση τους στους πιο αδυσώπητους χειμώνες αλλα και την μεγιστοποίηση της παραγωγής σε συνδυασμό με την διευκόλυνση των μελισσοκόμων. Επιπλέον η αξιοποίηση της ηλιακής ενέργειας μέσω ενός ηλιακού συλλέκτη στην οροφή της κυψέλης για την λειτουργία του προτεινόμενου συστήματος εξυπηρετεί ακόμη περισσότερο τον σκοπό μας, την προστασία του περιβάλλοντος.
Όσον αφορά την υλοποίηση της ιδέας μας, μιας συσκευής που διατηρεί τη θερμοκρασία στην κυψέλη σε σταθερό επίπεδο κατά τη διάρκεια του χειμώνα, αποφασίσαμε να αξιοποιήσουμε την ηλιακή ενέργεια για την τροφοδοσία της. Επιπλέον, μέσω αισθητήρων μπορούμε να παρακολουθούμε τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στο εσωτερικό της κυψέλης και την κατάσταση των μελισσών και της μελισσόσφαιρας. Με βάση τα δεδομένα του αισθητήρα και τις προτιμήσεις του μελισσοκόμου, όταν η θερμοκρασία πέσει κάτω από ένα κρίσιμο σημείο, ενεργοποιείται το σύστημα θέρμανσης. Ουσιαστικά μια απλή ηλιακή επαναφορτιζόμενη μπαταρία θα μετατρέψει την ηλιακή ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια και στη συνέχεια σε θερμότητα μέσω αντιστάσεων. Δεδομένου ότι η διάταξη κάθε κυψέλης είναι στραμμένη προς το νότο, η περαιτέρω αξιοποίηση του συνεχούς ηλιακού φωτός για την ενίσχυση του συστήματος θέρμανσης καθιστά το μοντέλο μας μια μοναδική καινοτομία. Αυτή η παροχή ενέργειας επιτυγχάνεται με τη χρήση ενός ηλιακού πάνελ διαστάσεων στο καπάκι της κυψέλης με κατάλληλη κλίση για την αποτελεσματικότερη απορρόφηση του ηλιακού φωτός και την απομάκρυνση των υλικών που το εμποδίζουν (π. χ. βροχή, χιόνι κ. λπ. ). Η δομή μπορεί να τοποθετηθεί σε ένα ειδικά διαμορφωμένο καπάκι κυψέλης και να εφαρμοστεί σε μια εμπορικά διαθέσιμη πλαστική κυψέλη ή σε μια ξύλινη (με τις αναμενόμενες απώλειες). Επιπρόσθετα διαμέσου μιας πλακέτας Arduino UNO, που χρησιμοποιεί WIFI (ESP 32 DEVKIT V1), λαμβάνονται μετρήσεις υγρασίας και θερμοκρασίας μέσω των αντίστοιχων αισθητήρων, δημιουργώντας έτσι μια πιο γρήγορη και πιο προσιτή λειτουργία για τον μελισσοκόμο.
Στόχοι και αποτελέσματα
Η συσκευή μας καθιστά, λοιπόν, εφικτά πολυάριθμα θετικά αποτελέσματα. Για παράδειγμα μηδενική απώλεια σμηνών τον χειμώνα λόγω ψύχους, καθώς επικρατούν πιο ήπιες και ελεγχόμενες συνθήκες. Επίσης το σμήνος ελαχιστοποιεί την κατανάλωση ενέργειας αλλά και τροφής, αφού υποβοηθείται από την κατασκευή μας, εξασφαλίζοντας ένα υψηλότερο προσδόκιμο ζωής για τις μέλισσες, περισσότερο πληθυσμό και οικονομία στα αποθέματα τροφής. Επιπλέον, με αυτές τις προδιαγραφές το μελίσσι μεγιστοποιεί την παραγωγή μελιού από τις πρώιμες κιόλας νομές με αποτέλεσμα ο μελισσοκόμος να έχει περισσότερα κέρδη. Επιπρόσθετα, καθίσταται δυνατή η υποβοήθηση μικρών σμηνών που δεν μπορούν να αναπτύξουν την κατάλληλη θερμοκρασία για την ανάπτυξη γόνου. Τέλος, επιτυγχάνεται η μείωση των εξόδων του μελισσοκόμου για τροφοδοσία και μετακινήσεις για έλεγχο του μελισσοκομείου.
Η ομάδα μας και η συνεργασία μας
Η ομάδα μας αποτελείται από τρεις μαθητές της Α λυκειου της Αμερικανικής Γεωργικής Σχολής. Από την αρχή της εργασίας μας μέχρι και σήμερα η συνεργασία μας είναι εξαιρετικα αρμονική. Κάθε μέλος σέβεται τις απόψεις του άλλου και ο καθένας είχε το δικαίωμα να κάνει τις δικές του προτάσεις, αλλαγές και τροποποιήσεις μονάχα αν το επιθυμεί η πλειοψηφία. Προσπαθήσαμε να είμαστε όσο περισσότερο δίκαιοι γίνεται σε θέματα που οι απόψεις διίστανται κάνοντας ψηφοφορία για την λήψη μιας σημαντικής απόφασης. Ως αναφορά την ανάθεση ρόλων διατηρήσαμε και σε αυτόν τον τομέα απόλυτη ισότητα καθώς ήταν ένα ομαδικό εγχείρημα και το πρότυπο μιας ομάδας καθοδηγούμενη από έναν αρχηγό δεν ήταν ιδανικό. Για την δημιουργία της εργασίας μας και την παρουσίασή της, την χωρίσαμε ισομερώς σε τρία κομμάτια:
- Την εισαγωγή και τον σκοπό της εργασίας. (Κωνσταντίνος Κωφοτόλης)
- Τον τρόπο που διεξήχθη η έρευνα και τα αποτελέσματά της. (Κωνσταντίνος Ρίζος)
- Τα υλικά, την κατασκευή και τον τρόπο λειτουργίας της συσκευής μας. (Κωνσταντίνος Πανέρης)
Έτσι μπορέσαμε να την διαχειριστούμε διεξοδικά και να πετύχουμε τον στόχο μας ευκολότερα. Τέλος, είναι απαραίτητο να αναφερθεί ότι σε περιπτώσεις μεγάλης ανάγκης για καθοδήγηση καταφεύγαμε στην βοήθεια του υπεύθυνου καθηγητή μας.
Βιβλιογραφία
- Bee, I. (1975). Five hundred answers to bee questions. Medina, Ohio: A.I. Root Company.
- Charizanis, P. (2017). Bee And Beekeeping Technique. Beekeeping Inspection.
- Clement, H. (2017). Modern Beekeeping. Psychalos.
- Jean – Prost, P. and Medori, P. (1991). Apiculture. Psychalos.
- Tompkins, E.H., Griffith, R. and United States. Agricultural Research Service (1977). Practical beekeeping. Charlotte, Vt .: Garden Way Pub.
- Randy, O. (2006). Scientific Beekeeping – Beekeeping Through The Eyes of a Biologist. [online] Available at: https://scientificbeekeeping.com [Accessed 21 Feb. 2022].
- Tsolakidis, H. (2022) School’s teacher. Connection And Bee Construction.