Suljetun kierron kasvihuone - ympäristömyötäistä huipputekniikkaa Kari Jokinen, Erikoistutkija, MMT ja MTT:n Poveri-tiimiläiset Risto Tahvonen, Liisa Särkkä, Timo Kaukoranta
Kasvihuoneviljelyn merkitys Suomessa Maataloustuotteiden myyntitulot (MTT, 2004) mrd euroa % Kotieläintuotanto 1.4 67 Kasvinviljely 0.3 14 Puutarhatalous 0.4 19 Kasvihuonetuotanto 0.25 63 Avomaa 0.15 37
Muutamia kasvihuonetuotannon tunnuslukuja Kasvihuonetuotanto (n. 1800 yritystä, n. 430 ha, keskimäärin 3000 m 2 /huone) Tuotanto kuluttajille Tuotanto Omavaraisuus Pinta-ala Ympärivuotinen milj kg % ha ha Tomaatti 19 kg/talous 41 63 120 25 Kurkku 15 kg/talous 32 71 80 20 Ruukkuvihannekset 35 kpl/talous 7.5 100 22 22 Ruukkukasveja 6 kpl/talous 66 60 Leikkokukkia 60 kpl/talous 70 50 Ryhmäkasveja 23 kpl/talous 100 70
Kasvihuoneviljelyn muutos Säätöautomatiikka, viljelytekniikka ja kasvualustat kehittyneet voimakkaasti Biotorjunta tullut käytäntöön Kasvitautien esiintyminen ja merkitys vähentynyt
Muutos numeroina Kasvihuonekurkun tuotannon kehitys läpi vuosikymmenien <1970 1980 1990 2000 >2010 Sato kg/m2/v 25 40 50 100 150-200 Menetelmän kehittyneisisyys 1-4 Valoviljely 0 0 2 3 4 Säätötekniikka 1 2 3 3 4 Kastelu+lannoitus 1 2 3 3 4 Kasvualusta 2 3 3 3 3 Kasvinsuojelu 1 2 3 4 4 1 = Perinteinen, 2 = Kehitysvaihe, 3 = Moderni, 4 = Uudet innovaatiot (Tahvonen, MTT)
Kasvihuonetuotannon vaikutus ympäristöön Kasvihuonetuotannon ravinne- ja jätekuormitus Osuus Ravinteet Koko maan Maatalouden Määrä % % kg/ha/v Typpi 0.04 0.06 105 Fosfori 0.16 0.25 25 Ylikastelu ja ravinteiden talteenotto Ravinteiden pistekuormitus Turve voidaan hyödyntää Kivivilla ongelmallista
Kasvihuoneen energian käyttö -keskeinen haaste ja mahdollisuus-
Kasvihuoneiden energiankulutus Suomessa Kasvihuonetuotannon hiilidioksidipäästöistä valtaosa syntyy energiankulutuksesta Kokonaisenergiankulutus 2 milj. MWh 0.5 % Suomen kokonaisenergiankulutuksesta Sähköenergiankulutus 370 000 MWh 0.5 % Suomen sähköenergiankulutuksesta
Kasvihuoneen energianlähteet (2004) Merkittävin (50 %) energianlähde polttoöljy Sähköenergian osuus 20 % Muut energianlähteet Maakaasu 9 % Palaturve 7 % Sekä kaukolämpö, nestekaasu, kivihiili, peltoenergia, puupohjaiset Kotimaisten polttoaineiden osuus 20 %
Kasvihuoneen energiatase Etelä-Suomessa Tuleva energia 2000 kwh/m2/v Lämmitys 8 % Tuleva säteily 40 % Tekovalojen lämpö 52 % Poistuva energia Kasvien haihdunnan ylläpito 40 % Jäähdytys 22 % Johtuminen katteesta 38 %
Muutamia lukuja (Koivisto, MTT) Kurkkukiloa kohti 38-47 MJ 1 kilo raskasta polttoöljyä 41 MJ 1 kwh sähköä 3.6 MJ Kurkun sato 25-160 kg/m2/v
Helmikuu Maaliskuu Huhtikuu Toukokuu Kesäkuu Heinäkuu Elokuu Syyskuu Lokakuu Marraskuu Joulukuu 250 200 150 100 50 0 Kasvihuoneen tuloenergia (Kaukoranta, MTT) Säteilysumma kwh/m 2 Valotus kwh/m 2 Lämmityssumma kwh/m 2 Jäähdytys kwh/vrk/m 2 huonetta ( sensitiivinen + latentti) Tammikuu
Energiavirrat W/m 2 kasvihuonetta (Kaukoranta, MTT) Meno 500 Globaalisäteily SupplRadPower Lämmitys Katteesta ulos Maahan Vuoto Tuuletus W/ m 2 450 400 350 300 Lämpövirta W/m2 250 200 150 100 50 0 19.3.06 0:00 20.3.06 0:00 21.3.06 0:00 22.3.06 0:00 23.3.06 0:00 24.3.06 0:00
Energiaa tarvitaan, mutta millaista
Energiaa tulee myös säästää
Energiankäytön optimointi monella tasolla
Älykkäät ohjausratkaisut ja dynaaminen ilmaston hallinta
Mallinnuksen tavoitteet Soveltaa dynaamisen ilmastonhallinnan tuloksia käytännön kasvihuonetuotantoon Säästää energiaa heikentämättä tuotannon laatua
Optimoitu kasvihuoneilmasto, energiankäyttö ja fotosynteesi
Tekniset ratkaisut tulevat olemaan monimuotoisia Tavoite: net zero energy, net zero carbon or plus energy CHP-laitokset (Combined Heat and Power) Esimerkiksi biomassakattila ja höyryturbiini lämmön ja sähkön tuottamiseksi
Jotkut ratkaisut voivat olla myös yksinkertaisia
Hjortebjergin kasvihuone - nykytilanne Yksikkö myy ylijäämäenergian
Hjortebjergin kasvihuone - tulevaisuus Tavoite 2012: 60 % energiansäästö
Suomalainen ratkaisu ainutlaatuinen Kun lämpöä ja vesihöyryä ei tuuleteta ulos kasvihuoneesta, haihdunnan ja jäähdytyksen lämpö on sidottavissa esimerkiksi veteen konvektion ja tiivistymisen kautta. -> lämmön varastointi ja uusiokäyttö
Avoin, puolisuljettu vai suljettu kasvihuone?
Kasvihuoneen sulkeminen lisää tuotannon (energia)tehokkuutta (Särkkä et al. MTT)
Samoin juurten jakaminen eli jakojuuriviljely
Mikä on uuden valaistustekniikan merkitys kasvien sadonmuodostuksessa? Paljonko sähköenergian wateista saadaan yhteyttämiseen mikromooleja? Miten muutos vaikuttaa viljelytekniikkaan?
Onko tulevaisuuden kasvihuone osana yhdyskuntarakennetta - Urbaani kasvihuone? Säteilyenergia Biokaasu Lämpöverkko Lämpöenergia Sähköenergia CO 2 Bioenergia Bioenergia Kuluttaja Lämpöenergia Kasvihuone Sato Vesilaitos Kastelu- ja valumavesi
Siis näinkö?
Vai aitoa lähiruokaa ja energiatehokkaasti?
The buildings are expected to become energy suppliers rather than energy consumers Anne Grete Hestnes, 2010. Zero Emission Buildings. Sustainable Community buildingsmart in Helsinki 23 September.
Visio 2020 Satotasojen lisäys maltillinen Energiansäästötavoite haasteellinen Kustannustehokkuus avainasemassa Symbioosi tuottajan ja kuluttajan välillä kasvaa tuotteiden jäljitettävyys merkinnät CO 2 Suomalainen ekotehokas kasvihuonetuotanto välttämättömyys muttei mahdoton
Kiitos mielenkiinnosta!