Yhteisöllinen älykasvihuone realiteetit Antti Huusko, CEE, Thule-Instituutti Esityksen sisältö: Arvioinnissa käytetyn kasvihuoneen rakenne Mielikuva kasvihuoneesta kylmässä pohjolassa todellisuus Kehittyvä kasvihuoneteknologia Kasvihuoneviljelyn kustannusrakenne Kasvihuoneen energiatase Lämmitys sähkö energiatehokkuus Kuinka paljon yhteisöllisen älykasvihuoneen tulisi tuottaa? Kasvihuoneen kustannusarviot Yhteistyöhalukkuus
Arvioinnissa käytetyn kasvihuoneen rakenne blokki eristetty pohjoiseinä Pohjoinen 2500 m 2 2500 m 2 Länsi Itä 2500 m 2 2500 m 2 Etelä Pohjakuva Mitoitus: blokkien määrä 4 kpl blokin koko 35.4 m x 35.4 m korkeus tasakertaan 5 m sokkelin korkeus 0.3 m kattokolmion korkeus 4 m Eteläpääty sokkeli Materiaalit: valoaläpäisevät seinät lasia eristetty pohjaseinä materiaallia ei määritelty pohja ja sokkelit betonia
Kasvihuoneen energiatase
(A) (B) (C) (D) (E) Kehittyvä kasvihuoneteknologia kurkun satotason kehitys ja tulevaisuus (A) (B) (C) (D) (E) Luonnonvalotuotanto helmi-lokakuu Nykyinen ympärivuotinen - korkeapainenatrium valaisimet B + kesällä jäähdytetty C + tehokkaampi LED-valotus D + 2-kertainen kate, jäähdytys ympäri vuoden (1) Jäähdytyksen poistamaa energiaa hyödynnetään yöllä (A) (B) (C) (D) (E) A C ovat teknisesti totetettavissa jo nyt D E toteutettavissa jos valotustekniikka kehittyy B- ja C- vaihtoehdoissa ylävaloa 200 W/m 2 ja välivaloa 50 W/m 2 D- ja E- vaihtoehdoissa kuluu valoenergiaa 30 % vähemmän kuin vaihtoehdoissa D ja E Huoneiden B - E lämmityksessä käytetään propaania (A) (B) (1) (C) (1) (D) (1) (E) Valotuksen hyötysuhde paranee lisäämällä satoa muutetaan kasvihuone sellaiseksi, että hiilidioksidi pitoisuus, lämpötila, kosteus ja valo ovat koko ajan oikeassa suhteessa toisiinsa Lähde: Timo Kaukoranta, Liisa Särkkä, Juha Näkkilä, Anu Koivisto ja Kari Jokinen. Kehittyvä teknologia vähentää kasvihuoneen energiakäyttöä. Maaseudun tiede 2/2011.
Kasvihuone, 5000 m 2, vuosikustannusten vaihtoehtovertailu Muut kustannukset Lämmitys, hakelämmitys, muuttuvat + pääomakust. Lämmitys, kaukolämpö, muuttuvat + pääomakust. Tarvikekustannus Valotus, muuttuvat + pääomakust., 100% LED Valotus, muuttuvat + pääomakust., 50% HPS-50% LED Valotus, muuttuvat + pääomakust., 100% HPS Työkustannus Yhteisöllisyystilojen rakennusinvestoinnin pääomakust. Teknisten tilojen rakennusinvestoinnin pääomakust. Kasvihuoneen rakennusinvestoinnin pääomakust. 0 100 000 200 000 300 000 400 000 500 000 600 000 euro/vuosi Kiinteistövero Vakuutukset Turvejäte Kasvijäte vesi ja jätevesi, muuttuvat + pääomakust. Turve Hiilidioksidi 0 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000 45000 Tomaatti Salaatti Kurkku Lähteet: Gaia Consunting Oy, laskettu kokoon 5000 m 2 ja omat arviot
Kasvihuoneen kuukausittainen energiatase Kasvihuoneen energiatase, viljelyala 5000m 2 tammikuu helmikuu maaliskuu huhtikuu toukokuu kesäkuu heinäkuu elokuu syyskuu lokakuu marraskuu joulukuu yhteensä MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh/a Lämpöenergia sisään - jäähdytys Aurigon säteily sisälle 28 121 236 417 618 716 707 499 274 123 26 13 3779 Keinovalotus 697 630 697 116 0 0 0 66 675 697 675 697 4951 Lämmitys (+)/jäähdytys (-) 373 391 82 429 57-199 -193-56 -247 39 157 268 Yhteensä 1098 1141 1015 962 675 517 514 509 702 860 858 978 9829 Lämpöenergia ulos Katteesta 750 793 667 614 327 169 166 161 354 512 510 630 5654 Haihdunta latentti lämpö 348 348 348 348 348 348 348 348 348 348 348 348 4175 Yhteensä 1098 1141 1015 962 675 517 514 509 702 860 858 978 9829 Lämmitys ja jäähdytystarve Lämmitys 373 391 82 429 57 0 0 0 0 39 157 268 1796 Jäähdytys 0 0 0 0 0 199 193 56 247 0 0 0 696 Mitoitusperusteet: keinovalotuksen mitoitusteho 250 W/m 2 (100% suurpainenatriumlamput) keinovalotus kun auringon säteilyteho alittaa 150 W/m 2 /pv valotustarve 18 h/pv kasvihuoneen päivälämpötila 18 C, yölämpötila 20 C kasvihuoneen kosteudenpoistoa ei huomioitu energiataseessa
Kasvihuoneen lämmitysvaihtoehdot Vaihtoehto: Kaukolämpö lämpöenergian tarve 1 796 MWh lämmön hinta (Oulun Energia) 40.5 /MWh Energiakustannus 72 738 /a korko 6 % pitoaika 10 vuotta jäännösarvo 0 investointi lämmönjakolaitteistoon ym. 100 000 13 587 /a Yhteensä 86 325 /a Vaihtoehto: Polttohake korko 6 % pitoaika 10 vuotta jäännösarvo 0 investointi (Ariterm BK 1000 kw) 440 000 59 782 /a hakken kulutus 2 740 m3/a hakkeen hinta 20 /m3 54 800 /a työmäärä 100 h/a työkustannus 25 /h 2 500 /a Yhteensä 117 082 /a Vaihtoehto: Nestekaasu lämpöenergian tarve 1 796 MWh polttoaineen hinta (arvio) 48 /MWh Energiakustannus 86 208 /a korko 6 % pitoaika 10 vuotta jäännösarvo 0 investointi lämmönjakolaitteistoon ym. 80 000 10 869 /a Yhteensä 97 077 /a
MWh/kk Oma sähkön ja lämmöntuotanto Keinovalotusenergian vaatima optimi lämpökuorma CHP-tuotannossa 700 600 500 400 300 CHP moottorin vaatima lämpökuorma Kasvihuoneen lämpökuorma 200 100 0 tammikuu helmikuu maaliskuu huhtikuu toukokuu kesäkuu heinäkuu elokuu syyskuu lokakuu marraskuu joulukuu Oulun Jätehuollon arvio CHP-kaasumoottori-investoinnista jätekeskuksen läheisyydessä: 1 MW kaasumoottori pyörittää vuodessa noin 25 000 MWh kaasua, mutta kasvihuoneen tarve 40 % hyötysuhteella on noin 16 000 MWh vuodessa. Laskelma olettaa, että loput saadaan menemään plusmiinusnolla ja kasvihuonetulot kattavat investoinnin. Me ostamme biotehtaan kaasun niin kalliilla, että tämä on hankala kuvio. Kannattavuusraja: Lämmön myyntihinta 100 /MWh ja sähkön myyntihinta 175 /MWh Johtopäätös: Hanke ei ole kannattava!
MWh/kk Lämpöenergian varastointi 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Lämmitystarve Ylijäämälämpö tammikuu helmikuu maaliskuu huhtikuu toukokuu kesäkuu heinäkuu elokuu syyskuu lokakuu marraskuu joulukuu Mitoitusperusteet: keinovalotuksen mitoitusteho 250 W/m 2 (100% suurpainenatriumlamput) keinovalotus kun auringon säteilyteho alittaa 150 W/m 2 /pv valotustarve 18 h/pv kasvihuoneen päivälämpötila 18 C, yölämpötila 20 C kasvihuoneen kosteudenpoistoa ei huomioitu energiataseessa Johtopäätös: Kesällä syntyvän n. 700 MWh:n varastoiminen ja käyttö muulloin (arvo kaukolämmössä n. 30 000 ) ei ole teknisesti kannattava!
165 174 182 191 200 209 218 227 236 245 253 262 271 280 289 298 307 316 325 333 342 351 360 369 378 FREKVENSSI Kuinka paljon yhteisöllisen älykasvihuoneen tulisi tuottaa? 500 450 400 350 300 250 200 150 100 50 0 Nykyaikaisen kasvihuoneen tuotto kurkunviljelyssä Arvio perustuu seuraaville hinta sato jakaumille: Kurkun hinnan kausivaihtelu vuodessa: minimi 1.061 /kg moodi 1.477 /kg maksimi 2.104 /kg Kurkun satotaso vuodessa: minimi 150 kg/m 2 moodi 180 kg/m 2 maksimi 190 kg/m 2 VUOSITUOTTOJAKAUMA EUROA NELIÖMETRIÄ KOHTI /M2/VUOSI
Kasvihuoneen kustannusarvio Rambol Finland Oy, bruttoala 5 450 brm 2, ei sisällä viljelytekniikkaa 3 541 000 (ALV 0%), 4 391 000 (ALV 24%) Kasvihuone ES-AN Oy, blokkihuone, leveys 54,35 m, pituus 103,13 m, yhteensä 5 605 m2, tarjouksessa ei ole mukana nestekaasusäiliö ja putkisto sekä sosiaalitilat 2 560 000 (ALV 0%), 3 174 400 (ALV 24%)
Toimiala Energiatalous Vesitalous Energiatalous Energiatalous Automaatio Rakenteet Automaatio Rakenteet Energiatalous Energiatalous, Vesitalous Rakenteet Energiatalous Automaatio Energiatalous, Vesitalous Automaatio Rakenteet Yritys A-lab Oy Ahood Finland Oy perustettava yritys Aquator Oy Asko Myntti perustettava yritys Bioklapi Oy Biometa Finland Oy Biowide Oy Cyberlightning Oy Ekopine Oy Fidelix oy Hortisteel Oy Hybridiosaajat Oy Kaitos Oy Kasvihuone Es-An Oy Kympinpaikat Oy Led Finland Oy Led in Oy Ltd Pehutec Oy Pipelife Finland Oy Refecor Oy SX-Lämpöpohja Oy Valopää Oy Vocci Oy
Kiitos Yhteystiedot: Antti Huusko antti.huusko@oulu.fi puh: 044 287 10 90