Antti Huusko, CEE, Thule-Instituutti
Transcription
Antti Huusko, CEE, Thule-Instituutti
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 eristetty pohjoiseinä blokki Pohjoinen 2500 m2 2500 m2 Länsi Itä 2500 m2 2500 m2 Etelä Pohjakuva Eteläpääty Mitoitus: Materiaalit: • • • • • • • • 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 sokkeli 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/m2 ja välivaloa 50 W/m2 D- ja E- vaihtoehdoissa kuluu valoenergiaa 30 % vähemmän kuin vaihtoehdoissa D ja E Huoneiden B - E lämmityksessä käytetään propaania Valotuksen hyötysuhde paranee lisäämällä satoa muutetaan kasvihuone sellaiseksi, että hiilidioksidi pitoisuus, lämpötila, kosteus ja valo ovat koko ajan oikeassa suhteessa toisiinsa (1) (1) (1) (A) (B) (C) (D) (E) Lähde: Timo Kaukoranta, Liisa Särkkä, Juha Näkkilä, Anu Koivisto ja Kari Jokinen. Kehittyvä teknologia vähentää kasvihuoneen energiakäyttöä. Maaseudun tiede 2/2011. Kasvihuone, 5000 m2, 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 Tomaatti 15000 20000 Salaatti Kurkku 25000 30000 35000 Lähteet: Gaia Consunting Oy, laskettu kokoon 5000 m2 ja omat arviot 40000 45000 Kasvihuoneen kuukausittainen energiatase Kasvihuoneen energiatase, viljelyala 5000m2 tammikuu helmikuu maaliskuu huhtikuu toukokuu kesäkuu heinäkuu MWh MWh MWh MWh MWh MWh MWh Lämpöenergia sisään - jäähdytys Aurigon säteily sisälle Keinovalotus Lämmitys (+)/jäähdytys (-) Yhteensä Lämpöenergia ulos Katteesta Haihdunta latentti lämpö Yhteensä Lämmitys ja jäähdytystarve Lämmitys Jäähdytys elokuu MWh syyskuu MWh lokakuu marraskuu joulukuu MWh MWh MWh yhteensä MWh/a 28 697 373 1098 121 630 391 1141 236 697 82 1015 417 116 429 962 618 0 57 675 716 0 -199 517 707 0 -193 514 499 66 -56 509 274 675 -247 702 123 697 39 860 26 675 157 858 13 697 268 978 3779 4951 750 348 1098 793 348 1141 667 348 1015 614 348 962 327 348 675 169 348 517 166 348 514 161 348 509 354 348 702 512 348 860 510 348 858 630 348 978 5654 4175 9829 373 0 391 0 82 0 429 0 57 0 0 199 0 193 0 56 0 247 39 0 157 0 268 0 1796 696 Mitoitusperusteet: • keinovalotuksen mitoitusteho 250 W/m2 (100% suurpainenatriumlamput) • keinovalotus kun auringon säteilyteho alittaa 150 W/m2/pv • valotustarve 18 h/pv • kasvihuoneen päivälämpötila 18 °C, yölämpötila 20 °C • kasvihuoneen kosteudenpoistoa ei huomioitu energiataseessa 9829 Kasvihuoneen lämmitysvaihtoehdot Vaihtoehto: Kaukolämpö lämpöenergian tarve lämmön hinta (Oulun Energia) Energiakustannus korko pitoaika jäännösarvo investointi lämmönjakolaitteistoon ym. 1 796 MWh 40.5 €/MWh 72 738 €/a 6% 10 vuotta 0€ 100 000 € 13 587 €/a 86 325 €/a Yhteensä Vaihtoehto: Polttohake korko pitoaika jäännösarvo investointi (Ariterm BK 1000 kW) hakken kulutus hakkeen hinta työmäärä työkustannus 6% 10 vuotta 0€ 440 000 € 2 740 m3/a 20 €/m3 100 h/a 25 €/h 59 782 €/a 54 800 €/a 2 500 €/a 117 082 €/a Yhteensä Vaihtoehto: Nestekaasu lämpöenergian tarve polttoaineen hinta (arvio) Energiakustannus korko pitoaika jäännösarvo investointi lämmönjakolaitteistoon ym. Yhteensä 1 796 MWh 48 €/MWh 86 208 €/a 6% 10 vuotta 0€ 80 000 € 10 869 €/a 97 077 €/a Oma sähkön ja lämmöntuotanto Keinovalotusenergian vaatima optimi lämpökuorma CHP-tuotannossa 700 600 CHP –moottorin vaatima lämpökuorma MWh/kk 500 400 Kasvihuoneen lämpökuorma 300 200 100 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! Lämpöenergian varastointi 500 450 400 Lämmitystarve MWh/kk 350 Ylijäämälämpö 300 250 200 150 100 50 0 tammikuu helmikuu maaliskuu huhtikuu toukokuu kesäkuu heinäkuu elokuu syyskuu lokakuu marraskuu joulukuu Mitoitusperusteet: • keinovalotuksen mitoitusteho 250 W/m2 (100% suurpainenatriumlamput) • keinovalotus kun auringon säteilyteho alittaa 150 W/m2/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! Kuinka paljon yhteisöllisen älykasvihuoneen tulisi tuottaa? 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/m2 – moodi 180 kg/m2 – maksimi 190 kg/m2 VUOSITUOTTOJAKAUMA EUROA NELIÖMETRIÄ KOHTI 500 450 400 300 250 200 150 100 50 €/M2/VUOSI 378 369 360 351 342 333 325 316 307 298 289 280 271 262 253 245 236 227 218 209 200 191 182 174 0 165 FREKVENSSI 350 Kasvihuoneen kustannusarvio Rambol Finland Oy, bruttoala 5 450 brm2, 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 Yritys Viljelytekniikka A-lab Oy Energiatalous Ahood Finland Oy perustettava yritys Aquator Oy Vesitalous Viljelytekniikka Energiatalous Asko Myntti perustettava yritys Bioklapi Oy Energiatalous Biometa Finland Oy Viljelytekniikka Biowide Oy Automaatio Cyberlightning Oy Rakenteet Ekopine Oy Automaatio Fidelix oy Rakenteet Hortisteel Oy Energiatalous Hybridiosaajat Oy Energiatalous, Vesitalous Kaitos Oy Rakenteet Kasvihuone Es-An Oy Energiatalous Kympinpaikat Oy Viljelytekniikka Led Finland Oy Viljelytekniikka Led in Oy Ltd Automaatio Pehutec Oy Energiatalous, Vesitalous Pipelife Finland Oy Automaatio Refecor Oy Rakenteet SX-Lämpöpohja Oy Viljelytekniikka Valopää Oy Viljelytekniikka Vocci Oy Kiitos Yhteystiedot: Antti Huusko [email protected] puh: 044 287 10 90