Michel Verheul
Seniorforsker
(+47) 934 08 525
michel.verheul@nibio.no
Sted
Særheim
Besøksadresse
Postvegen 213, NO-4353 Klepp stasjon
Sammendrag
Greenhouse cultivation can help meet food demand in a growing and increasingly urbanised population. Reliance on fossil-fuel heating and natural ventilation often makes conventional greenhouses energy- and carbon-inefficient. Closed greenhouses address these limitations through resource recycling and energy recovery. While a centralised environmental control system (ECS) integrating climate control and heat harvesting has shown potential to improve greenhouse crop performance at high latitudes, its year-round energy use and energy-related carbon footprint reduction potential remains insufficiently quantified. This study extends an existing dynamic greenhouse climate model to incorporate a novel centralised ECS integrating air recirculation, heating, cooling, and heat harvesting in (semi-)closed greenhouses. The model was validated using experimental data from Norway, reproducing temperature and relative humidity with RMSEs of 1.40–1.63 °C and 7.60–8.55%, respectively. Energy use and tomato yield were predicted with relative errors of 3.8–8.4% and 1.6–4.2%, respectively. Scenario simulations under Norwegian conditions showed that (semi-)closed greenhouses with heat harvesting can reduce fossil fuel use by over 80% while increasing tomato yields by 15–41% relative to open greenhouses, driven by changes in CO2 concentration and temperature following reduced ventilation and heat recovery. The performance of a fully closed greenhouse relying solely on on-site cold storage is constrained by cooling capacity and buffer size, particularly during summer; adding a supplemental cold energy source such as surface water can improve its performance. Despite heat harvesting, a residual boiler heating demand of 3–10% remains. Further gains in energy efficiency and crop performance may be achieved through optimised climate control.
Sammendrag
EUs kommende forbud mot gummigranulat i kunstgressbaner gjør det ikke bare nødvendig å utvikle alternative fyllmaterialer og kunstgressløsninger, men aktualiserer også bruken av Norges rundt 1500 naturgressbaner for fotball. De viktigste begrensninger for økt bruk av naturgress i Norges er for lite lys og for lav temperatur i 4-8 månder av året avhengig av landsdel. På mange baner vil dessuten mangelen på lys forsterkes av skygge fra tribuneanlegg. Den relative betydningen av lys som veskthemmende faktor forventres å øke i framtida, siden denne, i motsetning til temperatur, ikke påvirkes av klimaendringene. Gressets fotosyntese utnytter lysets bølgelengder i området 400-700 nm, og engrapp, flerårig raigras og andre gressarter på norske fotballbaner krever en daglig lysmengde (DLI, daily light integral) i dette området på minimum 8-12 mol m-2d-1 for å gi akseptabel vekst og slitestyrke. LED-belysning (Light Emitting Diodes) med riktig forhold mellom rødt og blått lys gir bedre vekst, større slitestyrke og inntil 40% lavere energiforbruk enn tradisjonelle lyskilder som HPS (High Pressure Sodium)-lamper. En annen fordel med LED er at det er mulig å tilpasse ikke bare DLI, men også lyskvaliteten (spektralsammensetningen) som påvirker gresskvaliteten. På denne måten kan gresskvaliteten tilpasses sesong, værforhold, gressart og brukintensitet. Kombinert med sensorstyrt undervarme basert på jordvarme eller andre miljøvennlige energikilder legger dermed LED til rette for økt bruk av naturgress. Rapporten gir konkrete eksempler på fleksible styringssystemer for mer optimal ressursbruk og bærekraftig drift av naturgressbaner. Vi forslår at NIBIO bør bygge i et pilotanlegg på Landvik eller Særheim for videre forsking på optimale kombinasjoner og smartere styringssystemer for lys og undervarme på naturgressbaner som alternativ til kunstgress.
Forfattere
Anne Linn Hykkerud Meeri Santikko Michel Verheul Baoru Yang Niina Kelanne Dmitry Kechasov Anita SønstebySammendrag
Det er ikke registrert sammendrag
Divisjon for matproduksjon og samfunn
Emission-free smart greenhouse farming: increasing tomato production while reducing energy needs in a closed greenhouse system using an ECS
Divisjon for matproduksjon og samfunn
Planteproduksjon i kontrollert klima
Divisjon for matproduksjon og samfunn
JordbærSmak: En optimalisert moderne produksjonsteknologi for mer smakfulle norske jordbær
Det er et mål å øke produksjonen i den norske grøntsektoren, inkludert jordbær, med inntil 50 prosent de kommende 15 årene. For å oppnå dette må dyrkingssesongen utvides, men da trengs en mye bedre kunnskap om hvordan man kan påvirke planteveksten og ta i bruk teknologi for å overvåke og beskytte plantene, uten at det går utover kvalitet og smak.
