Technical Presentation

Transcript

1 Project Budget % EC Contribution Project Duration 01/09/ /08/2014 LIFE 09 ENV/GR/ Adapt agricultural production to climate change and limited water supply Technical Presentation Adapt2change EC Visit Πζμπτθ 22 Μαΐου 2014

2 Δράςθ 2 "Προπαραςκευαςτικζσ ενζργειεσ προετοιμαςία χϊρου & καταςκευι πρωτοτφπων

3 Παραδοτζα 2 θσ Δράςθσ Σχζδιο Γεωκερμικισ Εγκατάςταςθσ, Σχζδιο Θερμοκθπίων, Σχζδιο Συςτιματοσ Ανακφκλωςθσ Νεροφ Σχζδιο Συςτιματοσ Αυτοματιςμοφ Πρακτικόσ οδθγόσ για τα κερμοκιπια Όλα ηα παραδοηέα (ζσμπεριλαμβανομένων ηων ζτεδίων ηων θερμοκηπίων και ηων σποζσζηημάηων ηοσς είναι διαθέζιμα ζηην καρηέλα «Παραδοηέο Υλικό» ζηην επίζημη ιζηοζελίδα ηοσ έργοσ

4 Βαςικά Συςτιματα Πιλοτικοφ Θερμοκθπίου & Προτεινόμενεσ Λφςεισ μζςα από το Adapt2change Συςτιματα Σφςτθμα Δροςιςμοφ και Εξαεριςμοφ (φυςικοφ & δυναμικοφ) Σφςτθμα Γεωκερμικισ Αντλίασ (κερμοφ/ ψυχροφ νεροφ) Σφςτθμα Αφφγρανςθσ Αζρα Πιλοτικοφ Θερμοκθπίου Σφςτθμα Υδροπονίασ Κεντρικό Σφςτθμα Ελζγχου Συςτθμάτων Λφςεισ Καλλιζργεια ςε Θερμοκιπια με χριςθ Νζασ Τεχνολογίασ και Καινοτόμων Πρακτικϊν (μείωςθ κόςτουσ, αφξθςθ ποιότθτασ προϊόντων, βελτίωςθ ςυνκθκϊν εργαςίασ, κίνθτρο για νζουσ) Εξοικονόμθςθ Ενζργειασ με εφαρμογι Ανανεϊςιμων Πθγϊν Ενζργειασ, όπωσ θ αβακισ γεωκερμία. Εξοικονόμθςθ νεροφ άρδευςθσ με ςυλλογι όμβριων υδάτων, εφαρμογι κλειςτοφ υδροπονικοφ ςυςτιματοσ και ςυμπφκνωςθ υγραςίασ του αζρα. Εξοικονόμθςθ λιπαςμάτων Βελτιςτοποίθςθ των ςυνκθκϊν περιβάλλοντοσ ςτα Θερμοκιπια με ζξυπνο αυτοματιςμό.

5 Δράςθ 2 "Προπαραςκευαςτικζσ ενζργειεσ προετοιμαςία χϊρου & καταςκευι πρωτοτφπων Ολοκλιρωςθ κερμοκθπίων

6 Greenhouse Siting in Larisa (wide shot) Greenhouses Adapt2change

7 Greenhouse Siting in Larisa (narrow shot) Greenhouses Adapt2change

8 Greenhouse Planning in Larisa (wide shot) Location of Greenhouses Adapt2change

9 Greenhouse siting in the research station of ARI in Zygi (wide shot)

10 Greenhouse ground plan (and recycling water/air system) in Larisa

11 Figure of Greenhouses in Cyprus

12 Description of Greenhouse system Climate process Surface heating Two (2) geothermal pumps of 35 kw

13 Description of Greenhouse system Climate process Evaporative cooling pump Water/air recycling

14 Description of Greenhouse system Climate process Top roof windows ventilation system

15 Progress of works in Greece and Cyprus 27/04/2012 Larisa 07/05/ /06/ /10/2012

16 Progress of works in Greece and Cyprus 27/06/2012 Zygi 16/10/ /10/ /12/2012

17 Action 2 "Προπαραςκευαςτικζσ ενζργειεσ προετοιμαςία χϊρου & καταςκευι πρωτοτφπων Τρόποσ Λειτουργίασ Υποςυςτθμάτων Ανακφκλωςθσ Νεροφ/Αζρα, Γεωκερμίασ, Υδροπονίασ

18 Figure of geothermal Pump

19 Figure of geothermal application in Greenhouses

20 Figure of geothermal boreholes in Greenhouses / Greenhouse Geothermal boreholes Depth: 100m

21 Figure of open hydroponic system Leachate Tank Fertilizer Mixer TANK A B ACID Fresh Water Supply

22 Σχθματικό διάγραμμα κλειςτοφ υδροπονικοφ ςυςτιματοσ UV Leachate Tank Fertilizer Mixer TANK A B ACID Fresh Water Supply

23 Παραςτατικι απεικόνιςθ διαδικαςίασ αφφγρανςθσ μζςα ςτον αγωγό του ςυςτιματοσ ανακφκλωςθσ

24 Hydroponic system Greenhouse irrigation Use of automatic hydroponic system Achievement of perfect irrigation system with specific nutrient solutions for maximum production yields and significant water savings

25 Hydroponic system of greenhouses

26 Δράςθ 2 "Προπαραςκευαςτικζσ ενζργειεσ προετοιμαςία χϊρου & καταςκευι πρωτοτφπων Τρόποσ Λειτουργίασ Υποςυςτιματοσ Αυτοματιςμοφ

27 Initial proposition

28 Figure of control system

29 Installation Schematic

30 Functions of automatic system Control room Climate control system of the 2 greenhouses Data storage from all sensors in a file Reprocess opportunity with Excel, Access, etc. Linkage with other local automatic subsystems (geothermal unit) Web distance operation Data conversion in distanced database SCADA operation with graphs

31 Automatic system Operation 1 1 st Greenhouse 2 temperature sensors (pt 100) and 1 temperature-humidity sensor connected wireless (WSN Node 1 (NI WSN 3226 )) 2 nd Greenhouse 2 temperature sensors (pt100) 1 temperature-humidity sensor connected wireless (WSN Node 2 (NI WSN 3226 )) Each node provides 4 analog and 2 digitals channels Each node communicates with a wireless gateaway in control room (NI WSN 9791)

32 Automatic system Function 2 Control room 2 wireless nodes (WSN node 2 and WSN node 3) for 8 temperature sensors which they count the input and the output of temperature data in 4 different points of the geothermal installation Water level sensor connected in the sub-unit (module) NI 9208 Temperature and humidity sensor for the external climate Central control unit Industrial controller with Windows 7 Embedded, Hard Drive 32 GB, RAM 2GB DDR3, 2 Ethernet, 2 RS232 and 1 VGA port. Controllers Peripheral Units NI 9205 (16 analog voltage channels) NI 9208 (16 current channels) NI 9426 (32 digital input channels) NI 9476 (32 digital output channels)

33 Automatic system Operation 3 Control Room Energy consumption meter connected to a serial input (RS485) of controller Local network connected to an Ethernet port for remote operations Already installed PLC, WSN gateway for wireless communication with sensors and geothermal control system will be connected to the second Ethernet port through an industrial switch All measurements will be illustrated in a SCADA like application which will be developed with LabView

34 Δράςθ 3 Περίοδοι ελζγχου και παραγωγισ επίδειξθ τεχνικισ και οικονομικισ βιωςιμότθτασ

35 Action 3 " Περίοδος ελέγτοσ

36 Figure of greenhouses operation in automatic cool mode (Fan&Pad) (uniformity controller of the greenhouses)

37 Degrees in Celcius Cool operation controller Greenhouse Temperatures on Thursday 10/10 GH_1_10/10 GH_2_10/ Minutes after 08:00 am Εικόνα 2: Γράφθμα κερμοκραςιϊν των κερμοκθπίων The greenhouses work in the same way during the cool operation

38 System evaluation (1) Ενεργειακζσ ροζσ και ςφγκριςθ κατανάλωςθσ ενζργειασ ςτα 2 Θερμοκιπια (Θλεκτριςμόσ, πετρζλαιο, ανάκτθςθ κερμότθτασ από το ζδαφοσ, κτλ) Ιςοηφγιο νεροφ & λιπαςμάτων (ςφγκριςθ ανοικτοφ και κλειςτοφ Υδροπονικοφ Συςτιματοσ, ανάκτθςθ νεροφ από ςυμπφκνωςθ υδρατμϊν) Καλλιεργθτικζσ φροντίδεσ (ανάπτυξθ φυτϊν, φυτοπροςταςία, κτλ) Απόδοςθ φυτϊν (ποςότθτα & ποιότθτα παραγωγισ) Οικονομικι Αξιολόγθςθ & Τεχνο-οικονομικι μελζτθ

39 Figure of geothermal performance estimation

40 System Evaluation (1) Στο πλαίςιο τθσ οδθγίασ 2009/28/ΕΚ ςχετικά με τισ Ανανεϊςιμεσ Πθγζσ Ενζργειασ, το ποςό τθσ γεωκερμικισ ενζργειασ που δεςμεφεται από αντλίεσ κερμότθτασ (ERES)και μπορεί να κεωρθκεί ενζργεια από ανανεϊςιμεσ πθγζσ, υπολογίηεται ςφμφωνα με τον ακόλουκο τφπο: ERES= Qusable* (1 1/SPF) Όπου: Qusable = θ υπολογιηόμενθ ςυνολικι χριςιμθ κερμικι ενζργεια από αντλίεσ κερμότθτασ SPF = ο υπολογιηόμενοσ ςυντελεςτισ μζςθσ εποχιακισ απόδοςθσ για τισ ςυγκεκριμζνεσ αντλίεσ κερμότθτασ. Μόνο Αντλίεσ Θερμότθτασ με: SPF > 1,15 * 1/θ Όπου θ = θ ςυνολικι απόδοςθ για τθν παραγωγι και διανομι θλεκτρικισ ενζργειασ μπορεί να κεωρθκεί ότι περιζχουν ανανεϊςιμο ποςοςτό Ενζργειασ.

41 Action 3 " 1 η Cultivation season

42 Ανακεωρθμζνο Σχζδιο Καλλιεργειϊν Καλλιεργθ τικι Περίοδοσ 1 θ Χειμϊνασ 2 θ Καλοκαίρι 3 θ Χειμϊνασ 4 θ Καλοκαίρι 5 θ Χειμϊνασ 6θ Εποχι Περίοδοσ Προΐόντα Καλοκαίρι Νοζμβριοσ 2013 Μάρτιοσ 2014 Απρίλιοσ 2014 Σεπτζμβριοσ 2014 Οκτϊβριοσ 2014 Μάρτιοσ 2015 Απρίλιοσ 2015 Σεπτζμβριοσ 2015 Οκτϊβριοσ 2015 Μάρτιοσ 2016 Μάρτιοσ 2016 Αφγουςτοσ 2016 Αρικμόσ πειραμάτων ςε Ελλάδα και Κφπρο Τομάτα, Μελιτηάνα 4 Τομάτα, Αγγουράκι, Πιπεριά, Μελιτηάνα Τομάτα, Αγγουράκι, Πιπεριά, Μελιτηάνα Τομάτα, Αγγουράκι, Πιπεριά, Μελιτηάνα Τομάτα, Αγγουράκι, Πιπεριά, Μελιτηάνα Τομάτα, Αγγουράκι, Πιπεριά, Μελιτηάνα Συνολικόσ αρικμόσ πειραμάτων 44

43 Ζναρξθ 1 θσ καλλιεργθτικισ περιόδου 1 θ καλλιεργθτικι περίοδοσ Λάριςα: 13 Νοεμβρίου 2013 Απρίλιοσ 2014 Κφπροσ: 25 Νοεμβρίου Απρίλιοσ 2014 Καλλιεργοφμενα είδθ Τομάτα 115 m 2 Μελιτηάνα - 51 m 2

44 1 θ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ 1 θ καλλιεργθτικι Περίοδοσ ςτθ Λάριςα Μελιτηάνεσ από τα Πρωτότυπα Θερμοκιπια ςτθ Λάριςα Τομάτεσ από τα Πρωτότυπα Θερμοκιπια ςτθ Λάριςα

45 1θ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ 1 θ καλλιεργθτικι Περίοδοσ ςτο Ηφγι Κφπρου Φυτά μελιτηάνασ ςτισ τζςςερισ δεξιζσ ςειρζσ και όλεσ οι υπόλοιπεσ τομάτεσ

46 1 θ Καλλιεργθτικι Περιόδοσ Πρωτότυπο Θερμοκιπιο Συμβατικό Θερμοκιπιο 14/01/ /01/2014

47 1 θ Καλλιεργθτικι Περιόδοσ Βομβίνοσ ςε δράςθ ςε άνκοσ μελιτηάνασ Κυψζλεσ βομβίνων ςτα Θερμοκιπια 14/01/ /01/2014

48 Αποτελζςματα 1 θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Σφγκριςθ ενεργειακισ κατανάλωςθσ /κόςτουσ Συγκριτικό Πετρελαίου Θζρμανςθσ με Γεωκερμία kwh (el vs th) 2526,3 Geothermal Heating oil Cost (Euro) Συγκριτικό γράφημα ενεργειακήσ κατανάλωςησ και κόςτουσ κατά την ζναρξη τησ πρώτησ καλλιεργιτικήσ περιόδου (Από μετρητή πετρελαίου και energy logger) 1 θλεκτρικι κιλοβατϊρα αντιςτοιχεί ςε περίπου 4 κερμικζσ κοιλοβατϊρεσ Κφπροσ - Σε ςφγκριςθ με τθν Ελλάδα, ςτθν Κφπρο το κόςτοσ για το ρεφμα είναι μεγαλφτερο ενϊ για το πετρζλαιο το κόςτοσ είναι μικρότερο.

49 Degrees Celcius Αποτελζςματα 1θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Ζλεγχοσ κζρμανςθσ κερμοκθπίων Greenhouse Temperatures in Winter - 14 December T_OUT T_test GH T_control Gh SETPOINTS The operation of the emergency heating can be observed for the test GH Minutes after 8:00 am Γράφημα θερμοκραςιών των θερμοκηπίων κατά την χειμερινή περίοδο και την λειτουργία τησ θζρμανςησ ( Κατά τθν διάρκεια τθσ θμζρασ τα δφο κερμοκιπια ςυμπεριφζρονται με τον ίδιο τρόπο ενϊ κατα τθν διάρκεια τθσ νφχτασ διαφαίνεται θ λειτουργία τθσ ζκτακτθσ ψφξθσ ςτο πρωτότυπο κερμοκιπιο.

50 % Αποτελζςματα 1θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Ζλεγχοσ Υγραςίασ Greenhouses RH in Winter - 16 December RH_OUT RH_test GH RH_control GH The reduction in RH in test GH is due to manual operation of windows Minutes after 08:00 am Γράφθμα ςχετικισ υγραςίασ των κερμοκθπίων Στο πρωτότυπο κερμοκιπιο θ ρφκμιςθ τθσ ςχετικισ υγραςίασ κα γίνεται με τθν ταυτόχρονθ λειτουργία τθσ αφφγρανςθσ και των παράκυρων. Όταν το κόςτοσ λειτουργίασ τθσ αφφγρανςθσ είναι πολφ ακριβό κα ενεργοποιοφνται τα παράκυρα.

51 Cost in Euro Χιλιάδεσ Αποτελζςματα 1θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Ζλεγχοσ Κόςτουσ Λειτουργίασ Cost Comparison Between the Primary Energy Sources - 7 Jan to 30 Mar Heating oil Electricity Το κόςτοσ τθσ πρωτογενοφσ πθγισ ενζργειασ δεν ζχει ςθμαντικι διαφορά από τον ςυμβατικό τρόπο κζρμανςθσ.

52 crop kg/plant Αποτελζςματα 1θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Ζλεγχοσ Παραγωγισ Crop Production Comparison Between Prototype and Control Greenhouses 0,8 0,7 0,6 Tomato Prototype Eggplant Prototype Tomato Control Eggplant Control 0,5 0,4 0,3 0,2 0, Harvestings Τα ςυμβατικά κερμοκιπια μερικζσ φορζσ ζδωςαν καλφτερα αποτελζςματα από κζμα παραγωγισ ςτθν Κφπρο. Θ παραγωγι μελιτηάνασ ξεκινάει νωρίτερα από τθν τομάτα

53 Αποτελζςματα 1θσ Καλλιεργθτικι Περίοδοσ Ζλεγχοσ Λειτουργίασ Γεωκερμικοφ Συςτιματοσ 16 Temperature Influence on the Performance Factor C Average T_Out when it was below the set point Average T_GH when it was below the set point Performance factor 27-6 Jan 7-13 Jan Jan Jan 30-9 Feb Feb Feb 24-3 Mar 4-9 Mar Mar Σε ςχζςθ με τισ γεωκερμικζσ αντλίεσ κερμότθτασ (ΓΑΘ) φαίνεται θ επίδραςθ των εξωτερικϊν περιβαλλοντικϊν ςυνκθκϊν ςτον παράγοντα απόδοςθσ. (Ο Συντελεςτισ απόδοςθσ είναι ζνασ αρικμόσ που δίνει τθ κερμικι ιςχφ τθσ ΓΑΘ για 1 kwh θλεκτρικισ ιςχφοσ, δθλαδι kwhthermal / kwhelectrical).

54 Συμπεράςματα 1 θσ καλλιεργθτικισ περιόδου Συμπεράςματα 1 θσ καλλιεργθτικισ περιόδου Υψθλότερθ απόδοςθ και καλφτερθ ποιότθτα των προϊόντων - Επίτευξθ καλφτερθσ παραγωγισ κατα 31% ςτο γεωκερμικό κερμοκιπιο τθσ Λάριςασ. Παρόμοια αποτελζςματα παραγωγισ ςτα κερμοκιπια τθσ Κφπρου. Αποφυγι απϊλειασ νεροφ και κρεπτικϊν ςτοιχείων - Εξοικονόμθςθ νεροφ ςε ποςοςτό 67% ςτθ Λάριςα. Δυνατότθτα ελζγχου των ςυνκθκϊν τθσ ρίηασ - Πλιρθσ ζλεγχοσ τθσ κρζψθσ και τθσ άρδευςθσ τθσ καλλιζργειασ. Περιοριςμζνθ χειρωνακτικι εργαςία - πολλοί και χριςιμοι αυτοματιςμοί.

55 Ζναρξθ 2 θσ καλλιεργθτικισ περιόδου 2 θ καλλιεργθτικι περίοδοσ Λάριςα: 14 Μαΐου 2014 Κφπροσ: 22 Μαΐου 2014 Καλλιεργοφμενα είδθ Τομάτα Μελιτηάνα Αγγουράκι Πιπεριά

56 Trial website operation October 2010 Integrate website operation October 2012 CMS Σφςτθμα Διαχείριςθσ Περιεχομζνου Δθμόςιοσ και Ιδιωτικόσ χϊροσ Περιγραφι Ζργου Νζα, Gallery, Ενθμερωτικά Δελτία, Μθνιαία Πρόοδοσ Ζργου Γεγονότα Εκδθλϊςεισ Ζγγραφα, Παραδοτζα Στοιχεία Επικοινωνίασ Βίντεο λειτουργίασ πρωτότυπων κερμοκθπίων Δίγλωςοο (Ελλθνικά & Αγγλικά) Χϊροσ live streaming εκδθλϊςεων

57 On-line Questionnaire Replies untill 30/04/ (5 countries) Geographich distribution of replies Greece 24 Canada - 2 Germany - 4 Cyprus - 5 Holland - 1

58 Project Budget % EC Contribution Project Duration 01/09/ /08/2014 Adapt agricultural production to climate change and limited water supply