Skip to main content
Report, 2013

Restvärme för växthusproduktion

Nilsson, Ulla; Nimmermark, Sven;

Abstract

I svensk växthusodling används fortfarande stora mängder energi trots att förbrukningen minskat betydligt jämfört med tidigare. Energiåtgången för de svenska växthusen uppgick år 2011 till 627 GWh år vilket kan jämföras med 1140 GWh år 1999. Trots en markant övergång till biobränslen och förnybar energi utgör fossila bränslen en betydande andel, 41%, av växthusens energiförsörjning år 2011 och av detta stod olja för 25% och naturgas för 14%. I samhället finns stora mängder lågtempererad restvärme från kraftverk och industriella processer som inte utnyttjas idag och ett sätt att nyttiggöra denna resurs och minska miljöbelastningen från energianvändning kan vara att använda sig av restvärmen i växthusodling eller annan odling. Projektet har genomförts med syfte att studera möjligheter, teknik och möjliga produktionssystem för konkurrenskraftig växthusproduktion där spillvärme från industriprocesser utnyttjas för att minska energikostnader och miljöstörningar. Ett speciellt fokus har varit att studera möjligheterna att utnyttja restvärme från Oskarshamns kärnkraftverk. Odling i teknologiskt avancerade växthus ställer stora krav på klimatet för att odlingen skall vara produktiv och lönsam. För god kvalitet och avkastning i en växthuskultur behöver klimatförhållanden vara anpassade till behoven hos den kulturväxt som odlas. Tillväxt och utveckling styrs av balansen mellan ljus, temperatur, luftfuktighet och tillgång på koldioxid. Olika kulturer har olika temperaturkrav och en viss minimitemperatur krävs såväl dag som natt för att optimera fotosyntesen. Dock kan man tillämpa en s.k. dynamisk, ljusanpassad klimatstyrning med högre dagtemperatur och lite lägre nattemperatur där energiförbrukningen kan reduceras och lågtempererad restvärme kan utnyttjas på ett bättre sätt. De nya växthus som byggs i Sverige är huvudsakligen av typen Venlo med sammanbyggda sektioner som kan bilda kvadratiska anläggningar med stora rationella ytor. I dessa reduceras energiförbrukningen jämfört med traditionella breda fristående växthus till följd av formen och användning av vävar som dras för nattetid. En avancerad styr- och reglerteknik minskar också behovet. Dessa växthus täcks vanligen av enkelglas med god ljustransmission som på ett bra sätt tillgodoser växternas ljusbehov. Även akrylplast och polykarbonat i form av dubbelskiktade plattor används frekvent och då speciellt i växthusens sidor. Ett intressant nytt dubbelskiktat material med sicksack-profilerad yta (Lexan® ZigZag™) kombinerar god ljusgenomgång med lite bättre isolerande förmåga. För odling som inte har samma krav på klimatet används enkla bågväxthus oftast försedda med en enkel plastfolie som täckmaterial. I konventionell svensk växthusodling sker uppvärmningen med rörvärme och systemen är oftast dimensionerade för hög framlednings/returtemperatur (80/60 eller högre). För utnyttjande av restvärme med låga temperaturer krävs andra system, exempelvis luftvärme, där kraven på framledningstemperatur och temperaturdifferens är lägre. I USA byggdes en rad anläggningar för studier av utnyttjande av lågtempererad värme vid energikrisen på 1970- och 1980-talet och även en anläggning för utnyttjande av restvärme från ett kärnkraftverk, Browns Ferry kärnkraftverk i närheten av Athens i Alabama, byggdes. Restvärmen från kärnkraftverkets kylvatten höll en temperatur som när vattnet nådde växthuset var så låg som 14-21°C i januari. De anläggningar som byggdes utnyttjade stora värmeöverförande ytor mellan restvärmen och systemen i växthusen. I många fall användes fläktkonvektorer / fläktluftvärmare i dessa anläggningar och för anläggningen för utnyttjande av restvärmen från kärnkraftverket användes ett system där restvärmen i form av värmevatten utan värmeväxling tillfördes växthuset via befuktarblock och eftervärmning med värmebatterier. Direkttillförsel av restvärmen i form av vatten gav en mycket god värmeöverföring, men luftfuktigheten blev mycket hög vilket orsakade problem. De anläggningar för utnyttjande av restvärme i växthusproduktion som byggdes i USA under den aktuella tidsperioden var i drift ett antal år, men enligt uppgift fanns inget större kommersiellt intresse. Det kommersiella intresset är förstås knutet till de ekonomiska förutsättningar som gäller lokalt och för aktuell tid. De studier som gjordes under 1970-1980-talen resulterade inte i någon kommersiell odling knuten till låggradig energi från kärnkraftverk och de försöksväxthus som fanns, t.ex. i Athens, finns inte längre. I studier på Alnarp på 1980-talet odlades jordgubbar med olika plasttäckning i mark som värmdes upp med rörslingor med en vattentemperatur på 20°C och 30°C. Uppvärmningen av marken resulterade i tidigare skörd främst för jordgubbar som odlades i plasttäckt mark eller i plasttunnel. Enbart uppvärmning utan täckning gav bara några få dagars tidigare skörd. Utnyttjande av restvärme för reducerad energikostnad måste ställas mot andra alternativa energikällor och andra energibesparande åtgärder. Växthusföretag letar aktivt efter alternativa energikällor och exempelvis skogsråvaror såsom flis, bark och spån, liksom flis från återvinning av träavfall och sågspån är värmekällor som kan utnyttjas. Också ökad isolering ger reducerad värmeåtgång. Som alternativ till energibesparande vävar har studier gjorts med icke konventionella energibesparande åtgärder såsom isolering av växthus nattetid med polystyrenpellets som blåses in i växthusets skal och också med skum som har en isolerande förmåga. I försöken har pellets och skum tagits bort dagtid för att inte reducera ljusinsläppet. I Tyskland studeras lågenergiväxthus i ett speciellt ZINEG-projekt. I ett av dessa växthus studeras ett stängt växthuskoncept med solkollektorer, värmepump och energilager. Intressant är att skörden i detta växthus varit högre än i ett kontrollväxthus med mer ljus. Efter att ett djupvattenintag börjat utnyttjas för kärnkraftverket i Oslkarshamn uppgår utgående kylvattentemperaturer enligt uppgift till beskedliga ca 11 °C som lägst vintertid och ca 21°C som högst. En möjlighet att utnyttja låggradig värme är att tillföra denna i anslutning till växthusets täckmaterial i en spalt mellan en väv och täckmaterial. I ett sådant system kan transmissionsförlusterna reduceras i de fall utetemperaturen är lägre än det som kan åstadkommas med restvärmen. Beräkningar tyder dock på att besparingarna blir små i konventionell växthusodling av traditionella växter för matproduktion med de låga temperaturer som finns att tillgå vid utnyttjande av djupvattenintaget. I detta fall är andra kulturer såsom bärodling, snittblommor och svampodling där lägre temperaturer kan accepters klart intressantare. Om temperaturen på restvärmen är bara ca 5°C högre finns väldigt mycket bättre förutsättningar till god energibesparing. Det finns i dagsläget ett behov av att utveckla teknik för växthusodling med utnyttjande av låggradig restvärme. I en forskningsanläggning skulle sådan teknik liksom kombinationen fiskodling-växthusodling kunna studeras.

Keywords

Växthus; Energi; Restvärme

Published in

Landskap, trädgård, jordbruk : rapportserie

2013, number: 2013:2
ISBN: 978-91-87117-32-9
Publisher: Institutionen för lantbrukets byggnadsteknik, Sveriges lantbruksuniversitet

Authors' information

Nilsson, Ulla
Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Rural Buildings and Animal Husbandry [LBT]
Nimmermark, Sven
Swedish University of Agricultural Sciences, Department of Rural Buildings and Animal Husbandry [LBT]

UKÄ Subject classification

Energy Systems
Horticulture
Building Technologies

URI (permanent link to this page)

https://res.slu.se/id/publ/53061