Syftet med examensarbetet är att utreda vilken potential det finns för en samverkan mellan Tekniska Verken och växthus. Målet är att genom industriell symbios skapa en resurseffektiv systemlösning där Tekniska Verkens produktionsanläggningars miljöprestanda förbättras samtidigt som växthusets klimatpåverkan minskas. Tekniska Verken har överskottsvärme i sina produktionsanläggningar. Under 2007 hade Gärstad- och Kraftvärmeverket 54 GWh överskottsvärme. Största delen av överskottsvärmen fanns på sommaren, då värmebehovet i fjärrvärmesystemet var som lägst. Effekten som kyldes bort under sommaren uppgick till 25 MW. Om ett par år kommer Svensk Biogas anläggning i Linköping ha överskottsvärme på 26 GWh per år. Effekten kommer då vara 4 MW på vintern och 2 MW på sommaren. Koldioxidmängden från biogasanläggningen uppgår till 16 000 ton per år vilket ger ett flöde på 1,8 ton i timmen. Biogasanläggningen i Linköping producerar 45 000 ton biogödsel per år. Grönsaker som tomat, gurka, örter och sallat odlas i växthus och trivs bäst vid temperaturer på 15-26 ˚C. Under dagen bör temperaturen vara något högre än nattetid. För att öka tillväxten hos plantorna kan koldioxid tillföras. Vid stark ljusinstrålning och varmt klimat kan koldioxidhalten höjas från 375 ppm till 1 200 ppm. Värmeenergibehovet för en tomatodling ligger mellan 350 till 550 kWh per kvadratmeter och år. Maxeffekten för uppvärmningssystemet varierar mellan 200 och 300 W per kvadratmeter beroende på växthusets placering och isoleringsmaterial. Koldioxidtillförseln är 7-20 gram per kvadratmeter växthus. Överskottsvärmen från Tekniska Verkens produktionsanläggningar räcker till att försörja ett traditionellt växthus på 2 hektar. Växthuset har lägst värmebehov på sommaren vilket gör att endast en liten del av värmen från Gärstad- och Kraftvärmeverket kan tas tillvara. Mängden överskottsvärme från biogasanläggningen är som störst under vintern och något lägre under sommaren, vilket gör den väl lämpad för en matchning med växthus. Mängden koldioxid räcker för att tillgodose en växthusareal på 9 hektar. Eventuellt kan det bli möjligt att använda biogödsel som växtnäring i växthus. Dock bör vidare studier utföras innan detta kan fastställas. Tekniska Verken utreder hur ett samarbete med företaget Plantagon skulle kunna se ut. Plantagon har tillsammans med Sweco tagit fram ett innovativt odlingskoncept där växter odlas på höjden i ett sfärformat växthus. För att verifiera Swecos uppgifter om energi- och effektbehov samt få en uppfattning om vilka parametrar som påverkar växthusklimatet har beräkningar utförts. De faktorer som tagits hänsyn till i beräkningarna är värmeledning, konvektion, solstrålning, ventilation, avfuktning och vattenanvändning. För att se hur effektbehovet varierar över året har beräkningarna upprepats för varje månad. Överskottsvärmen från Tekniska Verken räcker gott och väl för att täcka Plantagons växthus värmebehov. För att uppskatta hur mycket Tekniska Verkens resurser skulle kunna reducera en växthusodlings klimatpåverkan har sex olika scenarier ställts upp. Med hjälp av en befintlig livscykelanalys för svensk tomatodling har koldioxidekvivalenterna per kilogram producerade tomater för de olika scenarierna beräknats och jämförts. Två av scenarierna är kopplade till Tekniska Verken. Det ena scenariot är en traditionell växthusodling och den andra är Plantagons växthus. En traditionell växthusodling som förses med Tekniska Verkens resurser samt producerar närproducerade grönsaker visade sig få en väsentligt mycket lägre klimatpåverkan än en genomsnittlig växthusodling. Produktion av 78 kilogram tomater i det växthuset motsvarar samma klimatpåverkan som 1 kilogram tomater från en genomsnittlig svensk växthusodling. Plantagons växthus kan på samma sätt producera 7 kilogram tomater för samma klimatpåverkan som 1 kilogram tomater från en genomsnittlig växthusodling. Genom att använda överskottsvärme, koldioxid och biogödsel från Tekniska Verken till att driva växthus kan en systemlösning med låg miljöpåverkan skapas. Resurser som tidigare inte utnyttjats kan få ett användningsområde, vilket ökar miljöprestandan för produktionsanläggningarna. Grönsakerna som produceras får en låg miljöpåverkan vilket gör att de exempelvis kan klimatcertifieras samt säljas som närproducerade i Linköpingstrakten. Genom att undvika långa och kostsamma transporter samt kunna sälja grönsaker till ett högre pris ökar förtjänsten för odlingsföretaget. / The purpose of this master thesis is to assess the potential from a joint venture between Tekniska Verken and greenhouses. The goal is to, through industrial symbiosis, create a resource-efficient solution in which Tekniska Verken’s facilities can improve their environmental performance while the greenhouse’s climate impact is reduced. Tekniska Verken has excess heat in their facilities. In 2007 Gärstad- and Kraftvärmeverket had 54 GWh excess heat. The largest quantity of excess heat occur during the summer when the demand for heat in the district heating system is the lowest. The excess heat during the summer reached a high level as 25MW. In a few years, Swedish Biogas’s plant in Linköping will have an excess heat of about 26 GWh per year. The effect will then be 4 MW during the winter and 2 MW during the summer. The amount of carbon dioxide released from the biogas plant is 16 000 tons a year resulting in a flow of 1.8 tons per hour. The biogas plant in Linköping produces 45 000 tons of bio-fertilizer a year. Vegetables like tomatoes, cucumbers, herbs and lettuces are grown in greenhouses thrives best at temperatures of 15-26 ˚ C. During the day, the temperature should be slightly higher than during the night. In order to enhance growth of the plants, carbon dioxide can be added. In strong light and warm climates, carbon dioxide concentration can be increased from 375 ppm to 1200 ppm. The energy demand for tomato cultivation is somewhere between 350-550 kWh per square meter and year. The power requirement varies between 200 and 300 W per square meter depending on plant location and the house insulation. The carbon dioxide supply is 7-20 grams per square meter greenhouse. The excess heat from Tekniska Verken’s facilities is enough to support a traditional greenhouse with the size of two hectares. The greenhouse has its lowest heat demand in the summer, which has the effect that only a small portion of excess heat from Gärstad- and Kraftvärmeverket can be used. The amount of excess heat from the biogas plant is highest in the winter and slightly lower in the summer, making it well suited for a match with the greenhouse. The amount of carbon dioxide is enough to meet the demand of a greenhouse with an area of 9 hectares. It could potentially be possible to use bio-manure as fertilizer in the greenhouse. However, further studies should be conducted before this can be assured. Tekniska Verken is investigating how a joint venture with the company Plantagon could be set up. Plantagon together with Sweco has developed an innovative cultivation concept in which plants are grown in levels in a sphere-shaped greenhouse. To verify the data on energy and power needs given by Sweco, and to get an idea of the parameters that affect greenhouse climate, calculations have been performed. The factors taken into account in the calculations are the heat conduction, convection, solar radiation, ventilation, dehumidification and the use of water. To see how the power requirements vary throughout the year, the calculations have been repeated for every month. The excess heat from Tekniska Verken is more than enough to cover the greenhouse’s heat demand. In order to estimate how much Tekniska Verken could reduce a greenhouse cultivation’s climate impact, six different scenarios is set. Using an existing life cycle analysis of Swedish tomato cultivation the carbon dioxide emission per kilogram of tomatoes for the different scenarios were calculated and compared. Two of the scenarios are linked to Tekniska Verken. One scenario is traditional greenhouse cultivation and the other is Plantagon greenhouse. A traditional greenhouse cultivation which is provided with resources from Tekniska Verken and is locally producing vegetables has a smaller carbon footprint than average greenhouse cultivation. The production of 78 kg of tomatoes in that greenhouse corresponds to the same carbon footprint as 1 kilogram tomatoes from average greenhouse cultivation. Plantagon greenhouse can similarly produce 7 kilograms of tomatoes in the same climate impact as 1 kilogram of tomatoes from average greenhouse cultivation. By using excess heat, carbon dioxide and bio-manure from Tekniska Verken to power the greenhouse, a system solution with low environmental impact is created. Previously not used resources will have a sector of application, which increases the environmental performance of the production facilities. The produced vegetables will get a lower environmental impact and could, for example be climate certified and sold as locally produced in the Linköping area. By avoiding long and expensive transports and to be able to sell vegetables at a higher price increases the profits for cultivation company.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:liu-59617 |
| Date | January 2010 |
| Creators | Andersson, Stina |
| Publisher | Linköpings universitet, Industriell miljöteknik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | Swedish |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
Page generated in 0.0024 seconds