Målet med å dyrke ulike kulturer i veksthus er å optimalisere planteproduksjonen; avling og kvalitet. Veksthus gir oss muligheten til å benytte sollyset samtidig som vi kan kontrollere plantenes klima.
Riktig temperatur er viktig for at plantene skal trives. Foruten lys er energi til oppvarming den største kilden til energiforbruk i veksthus. Bruken av vekstlys gir også mye varme, men bruken begrenser seg til mengden lys vi ønsker å gi plantene og er å regne som en sekundæreffekt. I de aller fleste veksthus distribueres varmen med vann i rørsystem. Vannet blir da varmet opp i en kjele hvor det forbrennes enten gass, olje, eller faste brensler, eller i en kjele som går på strøm, evt. med varmepumpe. I fig. 1 kan man se fordelingen av energiforbruk i veksthus. Målet for næringen er å bli 100 % fornybar innen 2030.
Figur 1: Fordeling av energiforbruk i veksthus. Kilde: SSB og NGF (OBS! bildet fra artikkelen har for lav oppløsning)
Den fossile andelen
Som man kan se i fig. 1. er norsk veksthusnæring nærmere 67 % fornybar. Den fossile energibruken gjelder litt mineralolje (opprundet til 2 %) og gass (naturgass og propan), til sammen 33 % av totalt energiforbruk. Mineraloljen brennes i oljekjeler, mens gassen i gasskjeler.
Fordelene med de fossile energikildene er at mineralolje kan lagres over lang tid og er ypperlig som spisslast de kaldeste dagene i året, eller som reservelast ved eventuelle utkoblinger fra strømnettet/ avbrudd under bruk av andre energikilder. For gassen gjelder relativt rimelige investeringer i infrastruktur samt at man i tillegg til varme får CO2 fra avgassen som er ren nok til å tilføres plantene som gjødsel. Dette kan øke produksjonen for eks. i grønnsakskulturer med 30 %!
Den fornybare andelen
Veksthusnæringen i Norge er i veldig stor grad elektrifisert. Skal man nå målet om å være 100 % fornybar er det også viktig at hensynet til forsyningssikkerhet og prissikkerhet ivaretas i fremtiden. Ved å ha flere energikilder å spille på er det lettere å ivareta disse hensynene. I fremtiden kan det også komme andre energiteknologier enn det som nevnes her.
Varmepumper
Ca. 1 % av energiforbruket i veksthus er varmepumper. Varmepumper er maskiner som benytter energien i uteluften og fører denne inn i en bygning. Varmepumper har en varm og en kald side forbundet med en krets fylt med et arbeidsmedium. I kretsen er det ventiler og en kompressor som drives av strøm. På den kalde siden har kretsen lavt trykk og arbeidsmediet vil lett fordampe og da ta til seg energi fra omgivelsene. [EV1] [MK2] På den varme siden vil det forampede arbeidsmediet kondensere og gi fra seg energi- inn i veksthuset.
Varmepumper kan fort levere over 3 kWh varme pr kWh strøm den forbruker, og er derfor en veldig energieffektiv teknologi. I veksthus er det vanlig med varmepumper som benytter uteluft og leverer varmen direkte til rørsystemet, en såkalt luft-til-vann-varmepumpe. Varmepumper fungerer ofte dårlig i lave utetemperaturer og er veldig dyre å reparere om det går lekk på kretsen og arbeidsmediumet forsvinner ut. Noen arbeidsmedier kan også være skadelige for klimaet og det stilles nå krav til at arbeidsmediumet skal være naturlig, som CO2, eller ammoniakk.
Elkjeler
12 % av energiforbruket i veksthus kommer fra bruken av elkjeler. Elkjeler er kjeler som varmer opp vann og går på strøm. De er relativt rimelige pr. installert effekt, men bruken av disse begrenses fort av effektleddet på nettleien som gir høye driftskostnader.
Bioenergi (halm, flis, tømmer, pellets, fjernvarme)
10 % av energiforbruket i veksthus er bioenergi. Det kan være flis/pellets/halmkjeler hvor biomassen mates fortløpende inn i kjelen med skruer eller samlebånd, eller porsjonsfyrte kjeler hvor man mater inn halm eller tømmer i porsjoner og forbrenner i batch. Fordelen med bioenergi er at man kan levere høye effekter med varme på kort tid.
Bakdelen er at investeringen er veldig dyr, ofte kan man halvere investeringskostnaden ved å gå fra 100 % dekning av effektbehov til 90 %. Med kravet om å kutte ut all bruk av mineralolje innen 2025- selv som spisslast, vil det bli utfordrende for mange gartnerier som har gått for en slik løsning. Drifts og vedlikeholdskostnadene er erfaringsmessig også høyere enn for andre teknologier.
Bioolje
Biooljer kan potensielt bidra til å minske forbruket av mineralolje. Det skal relativt små endringer til fra å konvertere fra forbrenning av mineralolje til bio-olje. Utfordringen er først og fremst pris, at den kan være over dobbelt så dyr som mineraloljen. Den har også utilfredsstillende lagringsegenskaper og må forbrennes innen kort tid, kanskje et halvt år. Dette gir utfordringer med transporten og energiberedskapen.
Biogass
Biogass er en energikilde som tradisjonelt har vært dyr å produsere. Teknologi og markedsutviklingen har de siste årene skutt fart og det forventes at man kan ta i bruk mer biogass de kommende årene. Styrken med biogass er at den etter oppgradering (rensing av metanfraksjonen) kan brennes direkte i eksisterende gasskjele-infrastruktur. CO2-en som da produseres er rein nok til å kunne føres direkte inn i veksthusene og gjødsle plantene, noe som ikke er mulig med forbrenning av annen bioenergi.
Oppgradering av biogass er i dag fremdeles et svært fordyrende ledd. Hvis ulike biogassteknologier modnes ytterligere kan vi få gode synergieffekter med foredling av ressurser som ellers klassifiseres som avfall, reduserte CO2-utslipp og forbedre energisystemene våre.
Forbrenning av rå biogass gir store korrosjonsproblemer i maskineriet, og CO2-en er ikke ren nok til å benyttes til gjødsling av plantene.
Biokull
Biokull produseres ved en pyrolyseprosess hvor biologisk materiale (for eks. ved) blir forkullet ved at det skjer en ufullstendig forbrenning uten nok oksygen. Prosessen produserer mye varme som potensielt kan benyttes til å varme opp veksthus, som ved andre bioenergi-teknologier.
Selve biokullet som produseres kan potensielt benyttes til jordforbedring, dyrefor, karbonlagring i jord etc.
Andre energitiltak
Nye veksthus
Et veldig viktig energitiltak er å vedlikeholde veksthusene og ikke tillate forringelser som gir økte oppvarmingskostnader. Ved å bygge mer moderne veksthus får man også redusert effekt- og energibehovt betraktelig sammenlignet med eldre veksthus.
Energigardiner
Energigardiner er gardiner som går i gavlene på veksthusene. De kan skygge plantene på varme dager og isolere veksthusene på kalde netter Ved å installere energigardiner i veksthusene kan man reduserer det momentane effektbehovet med opptil 60 %- erfaringsmessig rundt 40 %.
Buffertanker/sesonglagring av varme
Ved å installere buffertanker kan man lagre overskuddsvarme på disse tankene. Dette er ofte tilfellet om dagene når solen gir mye varme. Fotosyntesen skjer og man ønsker gjerne å supplere med CO2-gjødsling fra forbrenning av gass. Da kan varmen fra gassforbrenningen lagres på tanken. Om natten er det som regel et oppvarmingsbehov og energien lagret på buffertanken kan da benyttes til å varme opp veksthusene.
Ved å bore hull i bakken kan vi også ved hjelp av varmepumper lagre varme i bakken. Slike varmebrønner kan potensielt lagre varme over tid, i sesonger, evt. også mellom år.
Buffertanker kan gjerne benyttes i samspill med avfuktere.
Avfuktere
Avfuktere hjelper gartnerne med å kontrollere fuktigheten i veksthusene. Plantene transpirerer masse vann når de vokser og for høy fuktighet i veksthusklimaet kan hemme planteveksten. Ved å benytte avfuktere slipper man å åpne luftelukene og samtidig lufte ut CO2 og varme. Avfuktere er kjølemaskiner hvor fukten i luften kondenserer på en kald flate. Varmeenergien kan da for eks. føres inn på en buffertank og lagres der til det er behov for økt oppvarming.
Denne artikkelen er skrevet som en del av Norsk Gartnerforbunds Bærekraftsprosjekt som vil bidra til informasjonsarbeid og veiledning for et mer bærekraftig landbruk. Prosjektarbeidet består av «Bærekraftshåndboken», spesielt rettet mot norsk gartneri- og hagebruksnæring. Underveis publiseres artikler som skal gjøre næringsaktører mer bevisst egen miljøpåvirkning og inspirere til konkrete tiltak. Prosjektet er støttet med midler fra Landbruksdirektoratets klima- og miljøprogram.
Forfatter: Martin Knoop/Espen Vagstein, NGF
Foto: Pixabay