Innowacyjna technologia

Podczas seminarium 23 czerwca w Stacji Doświadczalnej Marcelin należącej do Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, zaprezentowano innowacyjną cieplarnię BBBLS, która funkcjonuje na zasadzie podobnej, jak kolektory słoneczne. W ciągu dnia w obiekcie magazynowane jest ciepło pochodzące ze słońca i/lub z lamp służących do doświetlania, a nocą może być ono wykorzystane do ogrzewania.
Obiekt został wybudowany w ramach międzynarodowego projektu „Food to Waste to Food” (F2W2F), realizowanego przez partnerów z Norwegii, Holandii oraz Polski. Innowacyjność tego projektu polega na możliwości znacznej, bo sięgającej 80–90% oszczędności energii cieplnej w produkcji pod osłonami. Ponadto zastosowane rozwiązania pozwalają na ograniczenie emisji CO2 do atmosfery oraz umożliwiają zagospodarowanie odpadów organicznych. Głównym sponsorem projektu jest Unia Europejska w ramach programu CIP Eco-Innovation, a jego partnerami oprócz poznańskiego UP, są firmy BBBLS, Lindum oraz Jacinto– mówił dr inż. Tomasz Spiżewski z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu, prowadzący seminarium. 
Międzynarodowy projekt
W czasie seminarium w prezentacji video Ketil Stoknes z Norwegii mówił w jaki sposób można przekształcić odpady organiczne pochodzące z gospodarstw domowych w małych biogazowniach i uzyskać z nich: energię elektryczną do zasilania urządzeń w obiekcie uprawowym, CO2 do dokarmiania roślin, podłoża uprawowe z pofermentacyjnej frakcji stałej oraz nawozy do fertygacji uzyskiwane z pofermentacyjnej frakcji płynnej. Natomiast Anton Paardekooper z Holandii, opowiedział o pilotażowych obiektach uprawowych zlokalizowanych w Norwegii i Polsce. Informował, że obiekty te mogą stanowić zamknięty, samowystarczalny system, wykorzystujący odpady organiczne w produkcji żywności, która następnie trafia na stoły konsumentów, a pozostałe z niej odpady wracają do biogazowni. O zasadzie działania i praktycznych rozwiązaniach w nowoczesnym obiekcie mówił dr inż. Włodzimierz Krzesiński z UP w Poznaniu, odpowiedzialny za realizację projektu w Polsce.
 

Dr inż. Włodzimierz Krzesiński z UP w Poznaniu (z mikrofonem)

Wyjaśniał on, że obiekt ten nie jest typową szklarnią, ponieważ do jego budowy zamiast szkła użyto folii – stąd określenie cieplarnia zamiast szklarnia. Dr inż. W. Krzesiński przytaczał uzyskane wyniki – wykresy temperatury i wilgotności w obiekcie uprawowym w uprawie pomidorów i wyjaśniał jakie oszczędności ciepła są możliwe do uzyskania. Badania te były poprzedzone licznymi obliczeniami i symulacjami komputerowymi. Projekt wpisuje się w ograniczanie emisji dwutlenku węgla. W tym nowoczesnym obiekcie można zużyć więcej CO2 niż go wyprodukować. Przez większą część roku cieplarnia nie wymaga ogrzewania, ponieważ wykorzystywane jest w nim ciepło uzyskiwane w ciągu dnia naturalnie ze słońca oraz z lamp służących do doświetlania roślin. Zamknięty obiekt działa na zasadzie podobnej do kolektorów słonecznych; w okresie zimowym nie jest wietrzony. Ciepło magazynowane jest w zbiornikach z wodą. Cieplarnia jest częścią większego systemu – biogazowni będącej źródłem CO2, energii elektrycznej oraz nawozów naturalnych. Ideą jest, aby cały system był samowystarczalny, ale cieplarnia może też funkcjonować jako samodzielny obiekt, pozwalający osiągnąć oszczędności ciepła rzędu nawet 80% w porównaniu z tradycyjną szklarnią z kogeneracją, w której do ogrzewania wykorzystywany jest gaz ziemny, a do dokarmiania roślin stosuje się CO2 – mówił dr inż. W. Krzesiński. W innowacyjnym obiekcie ciepło, które trafia do niego w ciągu dnia jest magazynowane. Latem cieplarnia działa tak, jak tradycyjna szklarnia, tzn. nadmiar ciepła może być ograniczony przez wietrzenie obiektu. 

Prototypowa cieplarnia
Cieplarnia wybudowana w stacji doświadczalnej w Poznaniu posiada typową dla szklarni Venlo konstrukcję. Jej powierzchnia użytkowa wynosi 120 m2. Ściany i dach wykonane są z folii, której trwałość producent określa na 10–15 lat. Pomiędzy warstwami folii znajduje się 50 cm przerwy, w którą wpompowywana jest piana ze środka pianotwórczego, wytwarzana za pomocą generatorów. Piana nie jest trwała, zanika po ok. 1–2 godzinach i jest cyklicznie dopompowywana. Krąży ona w układzie zamkniętym (środek pianotwórczy zmagazynowany jest w specjalnych zbiornikach). Istnieje możliwość wytwarzania piany na wszystkich powierzchniach obiektu – ścianach i dachu lub np. tylko od strony nasłonecznionej (w celu cieniowania roślin) albo od przeciwnej, wówczas dzięki efektowi odbicia promieni słonecznych od wewnętrznych ścian wypełnionych pianą uzyskuje się lepsze rozproszenie światła wewnątrz. Przenikanie światła przez podwójną folię jest słabsze niż przez tradycyjne szkło w szklarni, ale współczynnik przenikania ciepła jest 10-krotnie lepszy, wynosi on 0,5 W/m2/K, podczas gdy w tradycyjnej szklarni określa się go na 5–7 W/m2/K. Stąd można uzyskać tak duże oszczędności ciepła w porównaniu z tradycyjną szklarnią. Piana pomiędzy foliowymi ścianami stanowi nie tylko izolację, ale działa również na zasadzie cieniówki. Dzięki temu latem w niektórych uprawach roślin ozdobnych możliwe jest uzyskanie w obiekcie temperatury niższej niż na zewnątrz. Słabsze przenikanie światła przez foliowe ściany cieplarni rekompensowane jest roślinom przez wysokie stężenie CO2 w powietrzu, dzięki któremu można uzyskać wzrost plonu rzędu nawet 30–40%.


Piana wytwarzana przez generatory wpompowywana jest pomiędzy dwie warstwy folii

Zimą w obiekcie bez wietrzenia i strat CO2 utrzymywane jest stężenie tego gazu na poziomie 1200–1400 ppm, czyli maksymalnym, na jaki pozytywnie reagują rośliny, a latem – ok. 400–800 ppm – informował dr inż. W. Krzesiński. Naukowiec przekazywał, że obiekt wyposażony jest w system monitoringu złożony z czujników współpracujących z komputerem klimatycznym odpowiedzialnym za utrzymanie odpowiednich warunków, podobnie jak w tradycyjnej szklarni. Ciepło w ciągu dnia pochodzące naturalnie ze słońca oraz z lamp, używanych do doświetlania roślin jest magazynowane i wykorzystywane do utrzymania właściwej temperatury w nocy. Wymiana ciepła przebiega w wymiennikach ciepła. Wewnątrz umieszczone są zbiorniki buforowe– ciepły i zimny, dzięki czemu można utrzymać cieplarnię zamkniętą, ponieważ para wodna jest kondensowana na wymiennikach ciepła za pomocą zimnej wody. To pozwala na utrzymanie optymalnej wilgotności powietrza w obiekcie. Ponadto w obiekcie znajduje się system zaworów i pomp oraz kontener z wymiennikami ciepła. Do „zbierania” ciepła w dzień służą specjalne radiatory. W zależności od warunków ciepło jest uwalniane lub magazynowane. Jak informował dr inż. W. Krzesiński założeniem projektu było uzyskanie takiej ilości ciepła z lamp służących do doświetlania roślin i z energii słonecznej, aby nawet przy temperaturze –20°C na zewnątrz, w obiekcie można było utrzymać temperaturę +20°C, bez dodatkowego ogrzewania. W prezentowanym prototypie zastosowano na tyle duże zbiorniki buforowe do gromadzenia ciepła, aby utrzymać założone parametry. Ze względu jednak na wysokie koszty projektu, w Polsce zainstalowano piec elektryczny, ponieważ w naszym kraju zdarzają się zimy, w których temperatura spada poniżej –20°C. Należy podkreślić, że obiekt w Poznaniu jest prototypem i pewne rozwiązania w nim zastosowane wymagają jeszcze dopracowania, ale uzyskane do tej pory wyniki produkcyjne mają potencjał i warto go zgłębiać. W najbliższym czasie w Holandii i Norwegii planowane są budowy takich innowacyjnych obiektów w gospodarstwach produkcyjnych. Mają one mieć powierzchnię1500 m2 – przekazywał prelegent. Jego zdaniem projekt daje możliwość zmiany tradycyjnych terminów produkcji warzyw. Najniższe ceny warzyw są latem, w tej technologii można rozpocząć np. sadzenie pomidorów w czerwcu i zbierać je zimą. Plony wprawdzie będą niższe przy sztucznym doświetlaniu, ale ceny uzyskiwane za owoce mogą zrekompensować te straty– wyjaśniał dr inż. W. Krzesiński.

Odnawialne źródła surowców
Podczas seminarium podkreślano, że część surowców wykorzystywanych obecnie w szklarniowej produkcji ogrodniczej np. gaz ziemny i inne kopaliny wykorzystywane do ogrzewania, a także torf służący jako podłoże czy nawozy mineralne – pochodzą ze źródeł nieodnawialnych i należy szukać sposobów zastępowania ich innymi rozwiązaniami. Dr inż. Ewelina Wojciechowska z UP w Poznaniu mówiła o obiegu odpadów organicznych i składników odżywczych. Wyjaśniała, że podczas fermentacji w biogazowni uzyskana masa pofermentacyjna stała może być wykorzystana jako podłoże, a ciekła frakcja może służyć do fertygacji. Zanim technologia ta będzie powszechnie dostępna dla producentów wymaga szczegółowych badań, dlatego prace prowadzone obecnie m.in. na poznańskim uniwersytecie mogą wnieść dużo interesujących wyników la rozwiązań w przyszłości. O potrzebie i korzyściach wynikających z zagospodarowywania odpadów mówiła Anna Larsson z firmy Green Business Norway. Informowała o znaczeniu projektu „Food to Waste to Food”, w gospodarce odpadami. Przybliżyła, jak wygląda gospodarka odpadami w Norwegii i innych krajach i jakie zaległości w tym zakresie ma Polska. Projekt jest współfinansowany przez firmy komercyjne oraz z budżetu Unii Europejskiej, stąd wyniki w nim uzyskiwane służą nie tylko naukowcom m.in. z Uniwersytetu Przyrodniczego w Poznaniu do badań naukowych, ale są one już wykorzystywane w praktyce przez inwestorów. W prototypowym obiekcie, który zbudowano w stacji doświadczalnej poznańskiego uniwersytetu część wyposażenia dostarczyła firma Adviser, instalacje hydrauliczne wykonała firma PHU Akant, firma Bio Partner wspomaga ochronę roślin, Grupa Producentów Rozsad Krasoń dostarczyła rozsadę pomidorów, substrat torfowy pochodził z firmy Hartmann Polska, natomiast nawozy mineralne z firmy Yara Poland.


Pomidory w cieplarni BBBLS

Tekst i zdjęcia: Aleksandra Andrzejewska

Artykuł pochodzi z numeru 8/2015 miesięcznika „Warzywa”

ZOSTAW ODPOWIEDŹ

Wpisz treść komentarza
Wpisz swoje imię