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
antti.huusko@oulu.fi
puh: 044 287 10 90