Det här projektet är gjort som kandidatexamensarbete inom hållbar energiteknik på KTH vårterminen 2020. I dagens samhälle ställs höga krav på butiker och odlare att alla typer av färska grönsaker, örter och frukter ska finnas tillgängligt året om, oavsett säsong eller klimat. Detta medför mycket frakt och stor miljöpåverkan samt höga priser. Att odla nära konsumenterna värdesätts i en värld som blir mer och mer miljömedveten. Genom stadsodlingar och inomhusodlingar kan grönsaksproduktionen komma närmare slutkonsumenten och på så sätt minskar transporten och priserna förväntas sjunka. Dessa odlingar är ofta hydroponiska, det vill säga att odlingen sker utan jord och istället används vatten med näringslösning. I urbana miljöer är dessa odlingar oftast belysta med artificiellt ljus då de ofta huserar inomhus i gamla lagerlokaler eller parkeringsgarage, redan färdiga byggnader med stor yta.I det här projektet har det undersökts om en hydroponisk odling skulle vara möjlig i ett bergrum i Jämtland som tidigare använts som ammunitionsfabrik och förråd av militären. I dagsläget är några av dessa rum omgjorda till en tunnel för längdskidåkning som heter MidSweden365, men delar av anläggningen används inte. Skidtunneln kyls ned av en kylanläggning som genererar spillvärme som idag inte tas tillvara på.Frågeställningarna för det här projektet är hur mycket värme en odling i ett bergrum skulle generera och om detta är tillräckligt för att hålla odlingen vid konstant temperatur eller om mer värme behöver tillsättas, till exempel med spillvärme från skidtunnelns kylanläggning. Det undersöktes också om en uppvärmning av närliggande bergrum skulle påverka skidtunnelns skyddande permafrost. För att svara på frågeställningarna beräknades energibalansen i odlingsrummet utifrån de krav som finns på växtbelysningen vad gäller dess ljusegenskaper, och därmed antal lampor som behövs, samt hur stor kyleffekt berget har. Växtlamporna är på och av i 12 timmars cykler, vilket medför att ingen värme generas under 12 timmar. För att ta reda på värmens fördelning i berget mellan utrymmena och vilken kyleffekt berget har på odlingsrummen gjordes simuleringar i COMSOL Multiphysics. Simuleringarna gjordes för olika fall då rummet haft olika fall av isolering samt för olika tidpunkter, 1 år och 10 år.Ur beräkningarna kunde det konstateras att den avgörande faktorn för antalet lampor är lampornas belysningarea och rummets totala energiåtgång bestämdes utifrån detta antal. Genom simuleringarna bestämdes det att värme behöver tillföras då lamporna både är av och på för alla fall av isolering för de två tidpunkterna. Permafrosten runt skidtunneln kommer att påverkas och efter 10 år förväntas den minska från 3 meter utan odling till mellan 1–1,8 meter från skidtunnelns vägg beroende på fall av isolering. Även om det blir en minskning av permafrosten anses det inte innebära ett problem för skidtunnelns fortsatta drift. / This project is a bachelor thesis project within the field of sustainable energy engineering at KTH during the spring semester of 2020. Today supermarkets and farmers have demands on providing all types of fresh vegetables, herbs and fruits all year around whether or not the season and climate are right. This leads to lots of transportation and thus affecting the climate as well as contributing to high prices. To grow crops close to the end consumers is highly valuable in a world where environmentally awareness is increasing. By urban farming or indoor farming, the vegetable production can move closer to the consumer and therefore decrease the need for transportation and expects lowering the prices. When practicing urban farming, it is common to grow crops with hydroponic systems, this means that the crops are grown without soil and instead water with a nutrition solution is used. Farming in urban environments often requires artificial lightning as they often are placed in existing building such as old warehouses or parking garages.In this project it has been investigated if it is possible to start a hydroponic farm inside an old military facility. The facility is located in a mountain in Jämtland and have earlier been used for ammunition production and storage by the Swedish military. Nowadays this facility is no longer used by the military and instead some of the rooms have been repurposed to a ski tunnel for cross country skiing called MidSweden365, the remaining rooms are not in use. The tunnel is kept cool by a cooling system which generates waste heat that is not made use of.The objectives for this project are to find out how much heat a hydroponic farm will produce and if this is enough heat to maintain the farm at a constant temperature or if more heat needs to be added, for instance waste heat from the cooling system. It is also investigated if heating of a room placed nearby the ski tunnel, would affect the ski tunnel’s protective permafrost. To answer these objectives, calculations on the energy balance have been made based on the requirements for the growing lamps regarding their light qualities thus the number of growing lamps needed, and the cooling effect of the mountain. The growing lamps are turned on and off in 12-hour cycles which means that no heat is produced for 12 hours. To determine the heat’s distribution within the mountain and the mountains cooling effect on the rooms, simulations were made in COMSOL Multiphysics. The simulations were made for different cases where the room has different cases of insulation and at different times, 1 year and 10 years.With the calculations and simulations, it could be established that heat needs to be added when the lamps are turned off as well as when they are turned off for all cases of insulation and for both times. The permafrost will be affected and be reduced from 3 metres without the farming to 1-1,8 metres from the ski tunnel’s wall depending on the level of insulation. Although it is a reduction of the permafrost, it is not likely that this would be a problem for the ski facility. it is not likely that this would be a problem for the ski facility.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-276234 |
| Date | January 2020 |
| Creators | Ljungberg, Erik, Franzén, Josefin |
| Publisher | KTH, Energiteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-ITM-EX ; 2020:227 |
Page generated in 0.0026 seconds