Növényházak fűtése

Kategória: Növénytermesztés | Szerző: Nagygál János, Árpád-Agrár Zrt, Szentes, PhD hallgató és Dr. Tóth László egyetemi tanár, SZIE, GEK, Energetika Tanszék, 2015/07/26

A növényházak legnagyobb költségét az energiafelhasználás jelenti, ezért a rendszerek tervezésénél az alkalmazandó megoldás energetikai vizsgálata, annak eredménye az egyik leglényegesebb szempont.

A használható energiahordozók

Napjainkban az üvegházak építése reneszánszát éli. A korszerű, nagy légterű házak a legfejlettebb építési technológiák és a legkifinomultabb műszaki megoldások segítségével nagyléptékű fejlődést valószínűsítenek az ágazatban. Hazánkban a növényházak a mai határok nélküli, nyitott kereskedelmi időszakban valójában egy viszonylag szűk időintervallumban képesek haszonnal működni. Ez az időszak a dél-nyugat európai és észak-afrikai, fűtés nélküli üvegházak dömpingidőszaka és a hazai szabadföldi zöldségtermesztés és fűtés nélküli növényházak dömpingidőszaka közötti néhány hónapos intervallum. Ez a gyakorlatban december-január és május közé esik. Ezek a hónapok a téli fűtési idény nagy részét lefedik, ezért a téli termesztés nem képzelhető el a növényházak fűtése nélkül. A gyakorlatban erre elméletileg több energiaforrás is használható, azonban a hazai gyakorlat, valamint a kertészetekben rendelkezésre álló fejlesztési forrás és szerény jövedelmezőség miatt valójában csak néhány terjedt el.

A legáltalánosabban elterjedt energiahordozók:

hőelőállítás égetéssel:

– tűzifa, faapríték;

– pellet;

– szén;

– földgáz vagy tartályos gáz;

– pakura;

égetés nélkül:

– termálvízből hőelvonással;

segédenergiával (villamos energia, földgáz, pirolízis gáz) a környezetből hő hasznosítása:

– levegő–levegő;

– talaj–levegő; vagy

– elhasznált víz–levegő.

Hazánkban mindegyik energiahordozó rendelkezésre áll, hogy melyik a legjobb megoldás az elsősorban gazdaságosság kérdése. Reméljük, hogy a következő ismertetések segítenek a választásban, mivel az adatok ellenőrzöttek s a lehetőségekhez mérten naprakészek.

A berendezések várható élettartama változó, azonban a számítás során célszerűnek tűnt egységes 15 éves élettartammal számolni. A teljesítményigényt ~1600 kW-ban határoztuk meg, mivel a mai korszerű, nagy légterű, oldalán dupla üvegezésű, energiaernyővel felszerelt, talaj-, vegetációs és hajtáscsúcs-fűtéssel rendelkező 5–5,5 m vápamagasságú, 10 000 m2 alapterületű üvegház tervezési energiaigénye ezt megközelíti. Az elmúlt néhány év időjárási viszonyait figyelembe véve a fenti intenzív kultúrával betelepített 1,0 ha-os üvegház hőigénye ~300–320 kWh/m2/év.

A hőigény meghatározására:

A gyakorlatban általánosan használt összefüggés a hőszükségletre:

Q = K’ (tb – tk) Fü

ahol:

• Q = az óránként szükséges hőmennyiség (kJ/h);
• K’ = „hőfogyasztási” tényező (kJ/m2 h °C);
• tb tk = ∆t = a külső és a belső hőmérséklet különbsége (°C);
• Fü = a növényház határoló felületének nagysága (m2).

Tűzifa, faapríték

Az üvegházak fűtésénél az elmúlt években egyre kedveltebb energiahordozó lett a fa. Ezt összességében általában a lombhullató erdők vágásából származó, építő- és bútoripari célra kevésbé alkalmas vagy alkalmatlan fa, ezek nyesedéke, valamint az építőipari minőségű fa szélezése és háncsa alkotja.

Előny: Könnyen beszerezhető mind hasábfa, mind apríték formájában. Ára az elmúlt években nem változott kiugróan, a fűtésköltséggel pontosan lehet kalkulálni, ezért kiszámítható költségkalkuláció végezhető. A kazánok ára általában költségarányos, viszonylag egyszerű felépítésűek, s a piacon nagy választékban találhatók. Az elmúlt években már a piacon is megjelent fejlesztéseknek köszönhetően az iparifa- és faaprítékkazánok képesek teljesíteni a környezetvédelmi előírásokat. Az alapanya­gok meghatározott erdészeti termelési körülmények közt megújuló energiaforrásnak minősülnek, ezért a jövőben a támogatásuk várható.

Hátrány: A gyakori nagy szállítási távolságok miatt sokszor kiszámíthatatlan költségeket és kockázatot rejt. Az útdíj megjelenése tovább drágítja a helyszínre jutását. A tömeg-térfogat aránya és a fűtőérték-tömeg aránya alacsony. Ritkán lehet kedvező áron alacsony víztartalmú nyersanyaghoz jutni, hiszen az elmúlt 10 évben a fával történő fűtés a lakosság körében is reneszánszát éli, ezért az időben igen változó piac keresleti. Ezt enyhítheti a kamionos tételű import vágott fa behozatala. Kazánban való hatékony elégetése a legújabb kiviteleknél már automatizálható, minimális emberi felügyeletet igényel.

Pellet

Az elmúlt években jött igazán divatba. Nagy nyomáson préselt szálas, rostos anyag, amelyet vagy saját anyaga, vagy belekevert kötőanyag tart össze. A pelletet néhány milliméteres átmérőtől több centiméteres átmérőig terjedő anyagrudak alkotják az alapanyag és a használt pelletálási technológia függvényében.

Előnye: A pellet viszonylag könnyen beszerezhető, fűtőértéke alapján többféle minőségben is. Egységes mérete (hossza és átmérője) miatt az égetése jól automatizálható. Ára a felhasznált alapanyagok függvénye, az elmúlt évek átlagát nézve stabil, nagy ingadozásokat nem mutat, ezért a fűtésköltség jól kalkulálható. A kazánok ára a faaprítékhoz hasonlóan viszonylag kedvező. Megújuló energiaforrásnak minősül. A gyártási technológia miatt víztartalma alacsony.

Hátránya: A pellet gyártása energiaigényes folyamat, elsősorban a présgépek teljesítménye és magas villamosenergia-fogyasztása miatt, ami rontja a hasznosítás energiamérlegét. A szállítási költsége jelentős, főként a közúti szállítás jellemzi, ami a nagy térfogatigénye miatt robosztus gépjárművek használatát igényli. Mivel a teljes termesztési idényhez szükséges pelletet raktározni is kell, ezért a tárolás és a rakodás költsége további kiadást jelent. Egyes alapanyagok esetén a környezetvédelmi előírások csak nehezen tarthatók, a kazánokban az égéstermékből kiváló lerakódások üzemzavart okozhatnak.

Barnaszén, kőszén

Előnye: Az elmúlt évtizedek piaci átalakulása miatt a meglévő szénkészletek „bőségesnek” mondhatók. A kormány tervei alapján a közeljövőben több hazai szénbánya újranyitása várható. Az elmúlt évek kutatásainak, valamint új, ún. tiszta szén technológiák bevezetésének köszönhetően a környezetvédelmi és a hatásfokot illetően megítélése nagy mértékben javult. Ára stabil, mivel a piac inkább kínálati, így a beszerzés nem okoz nehézséget. Szállítási költsége a hagyományos, vasúton történő szállítással nagymértékben csökkenthető. A kazánok ára kategóriájában kifejezetten kedvező.

Hátránya: Ha a felhasználási hely vasúttól távol esik, akkor a közúti szállítás megdrágítja a felhasználást. Automatizálása nehézkes, gyakorlatilag állandó emberi felügyeletet kíván, így az élőmunkaigénye összehasonlításban magas. Nem szabályozható jól a fűtés, viszonylag lomha hiszterézissel reagálnak a hőigény növekedésére vagy csökkenésére, ezért puffer hőtárolók alkalmazása nélkül korlátozottan alkalmasak üvegházak fűtésére.

Földgáz, tartályos gáz

A földgáz szénhidrogén alapú gázok gyúlékony elegye. Legfőbb összetevői a metán, etán, probán és bután. A tartályos vagy más néven cseppfolyós PB-gáz propánból, butánból vagy propán-bután keverékből áll.

Előnye: Mivel a cseppfolyós gáz vegyi összetétele nagyon egyszerű, az összes alternatív energiahordozó közül a legtisztább és a legmagasabb fűtőértékkel rendelkezik. A rendszer kitűnően automatizálható, tiszta üzemet biztosít, a kazánok fejlettek, jól szabályozhatóak, kifejezetten rugalmas fűtési mód. Üvegházak esetén külön előny lehet téli időszakban az égéstermék szén-dioxid felfogása és a növényekhez vezetése, ami a termelési hozamot fokozza, a költségeket csökkenti. A vezetékes gáz közeli elérési lehetősége megkönnyíti a rácsatlakozást, egyszerűsíti a tervezési-kivitelezési procedúrát. A tartályos gáz tartálytelepítése alacsony költséggel megoldható, terveztetése, kiépítése rutinfeladat.

Hátránya: A földgáz, valamint a tartályos gáz ára, beszerzése sokszor célpontja különböző országok politikai eseményeinek, manipulációinak. Mivel hazánkban elsősorban az importtal kell számolnunk – hiszen hazai készleteink nem fedezik az igényeket –, nehéz a gázüzem költségét több évtizedre meghatározni. A legtöbb kertészetben a vezetékes földgáz nem elérhető, kiépítése óriási költséggel valósítható meg, engedélyezése, a szolgalmi jogok bejegyzése a földek tulajdonviszonyainak felaprózódását figyelembe véve több helyen szinte lehetetlen feladatnak látszik. A tartályos gáz ára az elmúlt években drasztikusan emelkedett, több helyen ellehetetlenítve a kizárólag gázfűtésre alapozott kertészetek életét.

Fűtőolaj

A kőolaj sokféle, változatos összetételű szerves vegyületet tartalmaz. Ezeket nem tiszta állapotukban nyerik ki, hanem alkalmazási területeik szerinti csoportonként választják el. Ennek egyik finomítási terméke a fűtőolaj.

Előnye: A rendszer jól automatizálható, modern berendezésben tiszta üzemet biztosít, a kazánok fejlettek, jól szabályozhatóak, rugalmas fűtési mód. Telepítési költsége alacsony, a kazánok ára elfogadható. A rendszer gyors indíthatósága miatt pót(kiegészítő)- vagy vészfűtésre a legalkalmasabb.

Hátránya: Az olaj világpiaci ára esetenként hektikus változásokat mutat, nehéz több évre-évtizedre tervezni, ezért a költségkalkuláció is nehézkes. Az olaj tárolása nagy odafigyelést igényel, a helyszínre szállítása közúton lehetséges, szállítási költsége magas. Nem megújuló energiaforrás.

Termálvíz

Hazánkban a legtöbb helyen elérhető földhő legegyszerűbb felszínre juttatásának segédközege. A földhő a föld belső hője, amely elsősorban különféle radioaktív izotópok bomláshőjéből, valamint konvekciós áramlás súrlódási hőjéből táplálkozik.

Előnye: A termálvíz minden átalakítás nélkül alkalmas a hőenergia szállítására, átadására akár közvetlen, akár közvetett módon. A termálkút üzemeltetési költségei a kinyerhető hőenergiához viszonyítva alacsonyak, ezért a termálvízre alapozott fűtés versenyképes. Az ország kertészkedéssel foglalkozó – elsősorban síkvidéki – területein szinte kivétel nélkül elérhető. Helyben kinyerhető hőenergia, nincs szükség szállításra, nem importfüggő, évszaktól, napszaktól, időjárástól független. A rendszer jól automatizálható, de csak jól méretezett puffertartállyal. A kinyert földhő megújuló energiának minősül, a kitermelt víz utánpótlódástól függően korlátozottan megújuló.

Hátránya: A termálkútfúrás költsége kifejezetten magas. A víz vezetékezése, felhasználási helyre juttatása esetenként komoly infrastruktúra kiépítését igényli. Nem mindenütt érhető el, nem mindenütt található kitermelésre alkalmas vízadó réteg. A vízelhelyezés több évtizede visszatérő probléma: felszíni elhelyezés vagy visszasajtolás? A rendszer hosszú távú működése, a kutak szerkezetének jó állapotban tartása csak lomha szabályzási hiszterézissel biztosítható, ellenkező esetben a kútkárosodás elkerülhetetlen. Ennek a szabályzásnak alapfeltétele a nagy méretű puffertartály, ami költséges telepítés. A kitermelés és vezetékelése villamos energiát igényel. A felszíni vízelhelyezés környezetvédelmi aggályokat vet fel magas sótartalmú vizek felszíni elhelyezése esetén. A visszasajtolás ivóvízbázis-védelmi aggályokat vet fel a vízadó rétegnél sekélyebb rétegbe történő visszasajtolás esetén

Hőszivattyú

A hőszivattyú olyan berendezés – kalorikus gép –, amely arra szolgál, hogy az alacsonyabb hőmérsékletű környezetből hőt vonjon ki és azt magasabb hőmérsékletű helyre szállítsa. Használatának célja a hőenergiával való gazdálkodás, melynek során hűtési energiát fűtésben (pl. melegvíz-készítésben) fel lehet használni, illetve környezeti hőt lehet hasznosítani. A hőszivattyú elvileg olyan hűtőgép, melynél nem a hideg oldalon elvont, hanem a meleg oldalon leadott hőt hasznosítják.

Előnye: A berendezés az elmúlt évtizedben nagy fejlődésen ment keresztül, egyre jobb hatásfokkal rendelkezik. A meghajtás oldalról telepíthető villamos hajtású, illetve belsőégésű motorral hajtott berendezésként is. A hőelvonásra használt közeg lehet a levegő, a talaj(szondás vagy kollektoros), valamint felszíni víz és termál csurgalékvíz is. Önmagában teljes értékű és kiegészítő fűtésre is alkalmas. Nagyon jól szabályozható és jó hatásfokú lehet jól megválasztott hőlépcsők esetén. Egységnyi bevezetett segédenergiával 3–4-szeres mennyiségű fűtési energia állítható elő. Megbízható berendezés, karbantartási igénye alacsony.

Hátránya: Telepítése és üzemeltetése fokozott figyelmet és szakértelmet kíván. A nagy fűtési energiaigény esetén magas áramfogyasztással kell számolni. Hatékonyság szempontjából a hasznos közeghőmérséklet behatárolt. Bekerülése viszonylag drága. A számításnál a zárt talajszondás kivitelt vettük figyelembe.

Gazdasági értékelés

Mivel a fűtési igény országosan, tájegységenként különböző külső tényezők hatására változhat, ezért az 1., 2. és 3. táblázatokból vett értékek nem alkalmazhatóak általánosságban minden területre, inkább csak összehasonlítási célt szolgálnak.

A 2. táblázatban található energiahordozók ára meghatározásakor a magyarországi ipari felhasználókra vonatkozó árak átlagértékét vettük alapul. A berendezések árának meghatározásakor igyekeztünk jó minőségű, jó ár/érték arányú berendezést kiválasztani. Mivel a piacon nagyon sok gyártó termékei megtalálhatók, az olcsóbb kategóriától a prémium kategóriáig, ezért a táblázatba egy hazai értékesítési és szervizhálózattal rendelkező gyártó árait illesztettük be. A termálkút fúrására hazai – referenciával rendelkező – kútfúró cég ajánlatával számoltunk.

Az üzemeltetési költségek meghatározásakor figyelembe vettük a rendszerek használatával együtt járó adó- és bírságtételeket is. Mindegyik energiatermelési mód esetén legális, engedélyeztetett, a hatósági előírásoknak messzemenően kielégítő üzemeltetési móddal számoltunk. A díjak tartalmazzák a környezetvédelmi és környezetterhelési díjakat is. Itt egy ellentmondást fel kell oldani. A környezetvédelmi díjak egy része a hazai gyakorlatban bírságként kerül meghatározásra, miközben a nyugat-európai gyakorlat szerint a bírsággal sújtott tevékenységek nem folytathatók. Ezért is a hazai elnevezés nemzetközi összehasonlításban zavaró lehet, aggályokat vet fel és konfliktust okozhat, hiszen itt adó jellegű költségként számolunk bírságnak nevezett környezetterhelési díjakkal.

Hazai körülmények között a téli növényházi termesztés a 30 °C-os hőlépcsőt jelent (∆t). A növekvő fosszilisenergiahordozó-árak miatt a téli termesztés a geotermikus energia hatékony felhasználás mellett egyre inkább versenyképes.

Végül is a tervezőktől és üzemeltetőktől kapott adatok, valamint az internetes weblapos ajánlatok alapján határoztuk meg az egyes rendszerek költségeit 1600 kW hőteljesítmény igényt figyelembe véve (1. táblázat). Hasonlóan jártunk el a tüzelőanyagok árának megjelölésénél is (2. táblázat).

A diagram (3. ábra) adataiból is látszik, hogy a legelőnyösebb a termálkutas fűtési rendszer, majd ezt követik a kő- és barnaszénféleségek, a hőszivattyúzás csak a 4. helyen van. A számítás helyes az adott szituációkra, de a hőszivattyús rendszereknek további lehetősége is van, ha hulladékhőt kedvező COP mellett használunk fel.

Meg kell említeni, hogy a termálvizes megoldás költsége a legegyszerűbb technikai rendszerre vonatkozó variáció. A hatékonyság jóval kedvezőbb a helyi adottságoktól függő fejlettebb megoldásoknál:

• korszerűbb kútfejkiképzések, távadókat alkalmazva;
• frekvenciaváltós hajtású szivattyúk;
• az adott helyre alkalmas szivattyúrendszer használata;
• kísérőgáz felfogása (hasznosítása);

Az Európai Parlament – a Közös Agrárpolitika reformja kacsán – állást foglalt a közösség kertészeti ágazataival kapcsolatban. A határozat megállapítja, hogy a helyi és regionális piacokon gyakran hiány mutatkozik a helyben termelt zöldségfélékben, ezért e területeken támogatni kell a mezőgazdasági vállalkozásokat, és ezen belül kiemelten ösztönözni a fiatal vállalkozásokat, amelyek foglalkoztatási lehetőségeket teremtenek a mezőgazdaságban, és biztosítják a friss helyi termékek kínálatát. Hangsúlyozza, hogy a közösségi szabályozásban nagy szerepet kell kapnia az ágazatnak; szükségesnek tartva, hogy a beruházások és a szakmai előmenetel ösztönzése tekintetében aktívabb támogatást kapjon az ágazat, mind a szántóföldi, mind az intenzív szektorokban. A határozat üdvözli az uniós zöldség- és gyümölcságazati közös szabályozási rendszer azon intézkedéseit, amelyek az uniós termelők körében a piacközpontúság erősítését szolgálják, a termelői szervezetek és termelői szervezeti tömörülések támogatása és az ágazatközi szervezetek elismerése révén ösztönzik az innovációt, népszerűsítik a zöldség- és gyümölcstermékeket, erősítik a termelők versenyképességét.

Ajánlott kiadványokDr. Hajdú József:
A 21. század traktoraiDr. Kukovics Sándor szerk.:
A bárány- és juhhús fenntarthatóságaDr. Bai Attila (szerk.):
A biogázBai Attila - Lakner Zoltán - Marosvölgyi Béla - Nábrádi András:
A biomassza felhasználása

Ez is érdekelhetiA káposztafélék gépi betakarításaParlament előtt a 2025. év adózását meghatározó őszi adócsomagA lovak jólléte: a gondos lótartás eszközei és szabályai