Delprojektet Produktionsstyring og energibesparende klimastyring.

Transkript

1 1 Delprojektet Produktionsstyring og energibesparende klimastyring. Kulturtid i produktionsplanlægningen ændres, hvis man eksempelvis beslutter at ændre temperatur sætpunktet på klimacomputeren for den kommende sæson. Denne sammenhæng kunne udnyttes til bedre planlægning, hvis der var indbygget en kulturtids model i planlægningsprogrammet. Kendskab til, hvordan kulturtiden ændres ved ændrede temperatur- og lysforhold kunne også være til nytte i andre sammenhænge (se senere) hvis beregningen foregår automatisk og modelberegningen hertil er troværdig og udspringer af egen registreringer. Modellen behøver ikke nødvendigvis at være indviklet. En kendt metode til dette er Kultur temperatur sum metoden, hvor man løbende følger middeltemperaturen pr døgn, med fradrag af en (kulturafhængig) basistemperatur. Andre kulturer beskrives bedst ved at følge syssummen. I nogle programmer (f.eks Senmatic DGT s Infogrow fotosyntesemodul) findes en enkel mulighed for at følge Kultur temperatur sum, da beregningen, med mulighed for fradrag af bais temperaturen, er indbygget i programmet. I flere klimastyrings programmer er det også muligt at følge beregnet lyssum (i plantehøjde) for et plantehold. I dette delprojekt arbejdes med dels at fremskaffe oplysninger fra litteraturen om metoderne om, hvor god de enkle metoder er, og om oplysninger om basistemperaturer for kulturer. Med mere viden om dette vil det være muligt umiddelbart at tage metoden i brug i forbindelse med nævnte programmer. Samtidigt vil det være en god baggrund for at kalkulere energiforbruget eller Dækningsbidraget for et kulturhold, ved de ændrede sætpunkter, hvilket vil give kunne give en bedre produktionsplanlægning og styring, hvor man vil kunne kalkulere hvilke indstillinger af temperatur og vækstlys der betaler sig bedst, og (ikke mindst) bedre vil kunne ramme det planlagte salgstidspunkt for holdet ved tidlig tilpasning af indstillinger, så den lovede ordre-dato kan overholdes. Baggrund. GartneriRådgivningen satte allerede i 2009 fokus på sammenhængen mellem væksthusklima og produktion i to projekter under fællestitlen Energieffektivisering med fokus på enkeltkulturer og ny teknologi. Det ene delprojekt, Afdækning af grænser for klima for kulturer med fokus på gennemsnits temperatur og temperatursum, handlede om sammenhængen mellem klimastyring og produktion / kulturtid. Temperatur og vækstlys styres jo med sætpunkter på gartneriets klimacomputer. Samtidig er temperatur og vækstlys parametre i gartneriets produktions-planlægningsprogram til et givet produktionshold beskriver man kulturtid, med tilhørende temperatur og vækstlysforbrug. Det bruges i planlægningsprogrammet til omkostnings- og dækningsbidrags-beregning. Som afslutning på projektet konkluderedes at der er et stort potentiale i at kombinere beregninger af væksthusklima og energiforbrug med den tilhørende effekt på planteproduktionen, med tilhørende potentiale for energibesparelse og bedre økonomi.

2 2 Beregningsmetoden, der blev valgt i daværende projekt, er beskrevet af Matthew Blanchard (PhD dissertation, Michigan State University). Kulturtiden beskrives ved hjælp af et basissætpunkt på temperatur, yderligere en temperaturfaktor, og en lys-faktor. For de fleste kulturers vedkommende kendes fra praksis at der både er indflydelse fra temperatur og lys. Projektet gik på udvikling (og kontrol af) planteudvikling (kulturtid) med udgangspunkt i denne metode. I projektet fandtes basis-sætpunkt, temperatur- og lysfaktorer for 10 kulturer ud fra danske og udenlandske forsøgsdata. Afprøvningen af beregningsmetoden blev foretaget ved sammenligning mellem beregnet kulturtid og indsamlede kulturtids-data fra gartnerier. Resultaterne for fire kulturer ses i tabel 1. Oversigten viser den procentvise afvigelse for den realiserede kulturtid i forhold til den beregnede. Tabel 1. Procentvis afvigelse realiseret kulturtid i forhold til den beregnede kulturtid, for nogle udvalgte kulturhold, angivet med startuge. Bemærk: Da opløsningen på kulturdata fra gartnerierne kun er hele uger, kan der af denne grund være afvigelser op til 5-10%, som kan kaldes forventelig variation. Aster Hold (uge) Afvigelse 1% 1% 1% 1% 9% Campanula Hold (uge) Afvigelse 0% 0% -12% 1% -4% 5% 7% Exacum Hold (uge) Afvigelse -10% -2% 3% 5% 3% 7% 15% Hibiscus Hold (uge) Afvigelse 0% 5% 4% 2% 2% 0% -12% Opløsningen på data er hele uger. Af den grund vil en afvigelse, der bare er under +/- 5-10% kunne anses for at være så præcis som det kan lade sig gøre, under disse forudsætninger. Det ses at de fleste hold har en god overensstemmelse mellem beregnet og realiseret kulturtid. Enkelte hold afviger dog mere end gennemsnittet. En mulig forklaring kan være det forhold at kulturhold ikke altid sælges i samme udvikling tidligt og sent i sæsonen.

3 3 Projektindhold. I dette delprojekt projekt er der arbejdet med følgende: 1. Fremskaffelse af litteratur, der belyser mulighederne dels for styring efter Lyssum (DLI), dels styring af kultur temperatur sum. 2. Anvisning af en eller flere metoder til at arbejde med lyssum eller kultur temperatur sum i praksis, herunder regnearksmodel til at følge et kulturhold, inklusive opstilling af måldata (standard summer) for kulturholdet, til identificering af afvigelsen. 3. Beregning / kontrol af metoden ved beregning af, hvor godt metoderne passer med kulturtids datasæt fra nogle gartnerier. Fremskaffelse af litteratur, der belyser mulighederne dels for styring efter Lyssum (DLI), dels styring af kultur temperatur sum. I bilag 1 ses en liste over fremskaffet littereratur, som hovedsageligt gælder bestemte kulturer, og som heller ikke nødvendigvis kan anvendes i andre lande. En vigtig detalje som man må slås med er det forhold at mere lys fra solen ofte giver en forøgelse af temperaturen i væksthuset, så snart energitiførslen fra indstrålingen oversiger varmebehovet. Derfor vil der i praksis være et sammenflad mellem meget lys og høj temperatur, men sammenhængen er ikke lineær, og er ikke den samme sommer og vinter. Samtidig må man konstatere at der kan være tilfælde hvor der angives sætpunkter og ikke den målte middeltemperatur, både i data fra gartnerier og fra forsøg. Endelig kan forsøg være foretaget i klimakamre, hvor man har fuld kontrol med varmeregulering / køling og tilførsel af lys, så forsøget ikke indeholder dette sammenfald. Derfor skal man passe godt på og ikke nødvendigvis stole på angivne modeller, faktorer og basistemperaturer, udviklet i USA eller Holland. Man kan være nødt til at tilpasse til eget land, gartneri og egne kulturer og dyrkningsmetoder. Anvisning af en eller flere metoder til at arbejde med lyssum eller kultur temperatur sum i praksis, herunder regnearksmodel til at følge et kulturhold, inklusive opstilling af måldata (standard summer) for kulturholdet, til identificering af afvigelsen. Lyssum kontrol - DLI Klimacomputeren indeholder opsamling af udelys og beregnet indelys (udelys minus skygning fra glas, konstruktion, gardiner og plus bidrag fra vækstlys). Vælger man en oversigt fra en bestemt dato og frem til nu, får man den aktuelle lyssum periode. Hvis et kulturhold er startet på denne dato, er det den lyssum som holdet har modtaget.

4 4 Helt tilsvarende kan man bruge data for et standard år, til at beregne mål-tallet, det vil sige den planlagte lyssum, kulturholdet skal have for perioden fra start til salgsklar under gennemsnitlige forhold. Sammenligning af planlagt og realiseret ses i figur 1. Figur 1. Opfølgning med lyssumsmetode i regneark. Der kan dog godt være udfordringer forbundet med det. Planten udnytter kun PAR-lys (måles i micromol/m2-sek), mens klimacomputeren ofte opsamler i watt og lux, og for vækstlys vedkommende i tilsvarende enhed efter en omregning. Samtidig kan de faktorer, som giver korrekt fradrag i udelyset, være indstillet forkert (til lysgennemgangsfaktor 1,0 eller til en standardværdi), og for dem der lægger kridt på væksthuset til ekstra skygning, skal skyggevirkningen også indregnes. Enkelte gartnerier har opsat inde-lysfølere (fx 5 følere på en stang) i væksthuset, hvilket eliminerer ovennævnte problem. Har man anskaffet fotosyntesemodulet i programmet Infogrow (Agrotech / Senmatic DGT) kan man direkte følge den rigtige lyssum (PAR indelys, micromol) i dette program. Se DLI (lyssum) i infogrow i figur 2. Kultur temperatursum kontrol Først en definition: Temperatursum eller graddage er en temperatursum metode, hvor man fradrager den del af temperaturen, som ikke har indflydelse på plantevæksten, det vil sige den temperatur, hvor planten ikke vokser mere. Men da temperatur effekt kurven er krum, er dette sætpunkt dog et tal, der er fundet ved afprøvning, og ikke nødvendigvis lige den temperatur, hvor væksten stopper. Metoden bruges ved frilandsproduktion til at estimere høsttidspunkt (fx grønne ærter og jordbær), men er lige så relevant i væksthus. Der er tre metoder til kultur temperatursum kontrol som umiddelbart kan tages i brug i gartnerierne: 1. Infogrow. Som nævnt ovenfor for under lyssum (DLI) har man også fået et system til bestemmelse af kultur graddage, hvis man har anskaffet fotosyntesemodulet i programmet Infogrow (Agrotech / Senmatic DGT). Her kan man direkte følge kultur temperatursum, (se figur 2) og også udregne mål-tal til sammenligning.

5 5 Figur 2. Lys i plantehøjde sum og kultur temperatur sum fra infogrow. 2. Rapport-generator i Senmatic DGT s Superlink 5. I Senmatic DGT s klima-pc program er et muligt at programmere et fast fradrag (temperatur sætpunktet), således at man også her kan finde frem til det aktuelle antal kultur graddage for en periode svarende til kulturholdet. 3. Regneark. I stedet for at lade Infogrow eller Rapportgenerator beregner periodens kulturgraddage, kan man selv lave beregningen i et regneark, hvor man dels har beregnet mål-tallet for de enkelte kulturer, og opstillet dem for de kulturhold man vil følge. Herefter skal man kun ugentlig (eller eventuelt dagligt) indtaste dagens/ugens målte middeltemperatur. Regnearket beregner så lyssummen til dato, og afvigelse samt estimat af afvigelse i dage på kulturtiden. Man kan altså regne sig frem til, hvornår holdet bliver salgsklar, ifølge kultur temperatursum metoden. Se figur 3. Inden man kan komme i gang med styring med kultur temperatursum kontrol, er det nødvendigt at finde de sætpunkter, der skal indstilles for de kulturer, man vil anvende styringen på. For nogle kulturer vil det være muligt at finde sætpunkter fra litteraturen. Hvis man har kulturtids registreringer fra de seneste år, kan den normale kultur temperatursum herefter beregnes i et simuleringsprogram.

6 6 Figur 3. Kultur temperatur sum opfølgning i regneark. Beregning / kontrol af metoden ved beregning af, hvor godt metoderne passer med kulturtids datasæt fra nogle gartnerier. Kultur Temperatur sum metoden er afprøvet på samme de datasæt fra et antal gartnerier, som blev indsamlet i Oversigt over afprøvningens resultat for tre kulturer ses herunder (tabel 2). Fastsættelsen af den basistemperatur, der giver den mindste afvigelse samlede afvigelse for kulturholdene er anvendt. En bedre afprøvning ville det være, hvis et gartneri havde registrerede data for kulturtider ved 2-3 forskellige temperaturer, samtidigt, i forskellige huse, men det er vi ikke stødt på, og det er sjældent tilfældet idet man anvender den temperatur, man anser for mest optimal. Tabel 2. Afvigelse i forhold til modelbeskrivelse ved anførte basis sætpunkt. Metoden kan anbefales, men ikke med de fundne basis sætpunkter der er angivet i tabel 2 (anført i parentes). Læs begrundelse herfor i teksten herunder, under anbefaling. Campanula (15) Hold (uge) Afvigelse -2% -8% -16% -1% 7% 16% 5% Exacum (21) Hold (uge) Afvigelse 3% 7% 3% -2% -9% 1% 3% Hibiscus (19) Hold (uge) Afvigelse 1% 14% 9% 2% -4% -7% -14%

7 7 Anbefaling Der er stor forskel i den lysmængde, kulturholden modtager. I tabel 2 ses en god modelbeskrivelse ved bestemte sætpunkter, hvor kultur temperatur sum målet bliver det samme for alle holdene. Vi vil imidlertid anbefale at man anvender basistemperaturer fra litteraturen, eller hvis det ikke findes 0-5 for arktisk/tempererede plantearter 5-10 for tempereret/suptropiske arter, og for subtropisk/tropiske arter, eller kulturens minimums temperatur grænse minus 5, eller optimal temperatur minus 10 som rettesnor. Basistemperatur 10 nævnes i litteraturen som et godt bud til mange pottekulturer, hvis ikke man har andre oplysninger. Til jordbær i væksthus anvendes 4,5, til Melon (friland) 19 jfr litteratur oplysninger. Efter første år med metoden vil man have god baggrund for justering af basis temperatur, hvis man foretager omhyggelige registreringer. For det enkelte kulturhold beregnes en kulturhold temperatur sum, som bliver måltallet for standard holdet. Men det bliver ikke det samme måltal for vinter-, forårs- og sommerhold, det kan f. eks. Være 1200 Kultur T-dage vinter 1000 forår og 850 for sommerhold. På denne måde får man også indbygget effekten fra indstrålingen, som netop giver forskellen i måltal for vinter-, forårs- og sommer-hold. Det var ikke muligt inden for de begrænsede rammer for dette delprojekt at afprøve den anbefalede metode med nye data, men hvis man har lyst til at forbedre planlægning, produktionsstyring eller klimastyringen ved at gå tættere på sammenhængen mellem kulturtid og klima er det ikke så svært at komme i gang. Sammenfatning. Der er flere måder, hvorpå model beregning af kulturtider kan anvendes i praksis: 1. Nye beregnede kulturtider til produktionsplanen. Beregning af alternative kulturtider for kulturholdene, til brug for gartneriets produktionsplanlægning. Der tages udgangspunkt i egne, kendte kulturtider ved nuværende temperatur- og lysforhold. 2. Beregning af optimal temperatur og optimal anvendelse af vækstlys. Når effekten på kulturtid kan beregnes ved ændrede klimaindstillinger, betyder det at de energimæssigt eller økonomisk optimale sætpunkter kan beregnes for den enkelte kultur. 3. Opfølgning/ kontrol af et kulturholds udvikling, med til hørende beregning af, hvor meget sætpunkter skal ændres for at indhente forsinkelser eller bremse væksten. Sammenfattende er der et stort potentiale i denne måde at kombinere beregninger af energiforbrug / dækningsbidrag med den tilhørende effekt på planteproduktion / kulturtid. Konklusionen på resultaterne er, at den afprøvede metode kan bruges i praksis. Men også den beskrevne metode, afprøvet i 2009 vil have potentiale, dog er den mere egnet til indbygning i egentlige styrings programmer. Med flere baggrundsdata, og data for flere kulturer, vil beregningsmetoderne og præcisionen kunne forbedres. Bilagsoversigt, se næste side.

8 8 Bilag 1. Litteraturliste Bilag 2. Artikler fra gartnertidende Bilag 3. Excelmodel til DLI og Kultur temperatur sum styring. Find den på klik (direkte): plantevækstmodel potteplanter