Hybrid, energy-efficient farming by combined greenhouse and vertical growth

Hybrid, energy-efficient farming by combined greenhouse and vertical growth (HybriGrowth) HybriGrowth er godt i gang og involverer samarbeid mellom SINTEF (SINTEF Energi, SINTEF Ocean og SINTEF Industri), de to gartneriene Viken Gartneri og Snarum Gartneri, og Gartnerforbundet. Målet med prosjektet er å utvikle og utforske potensialet for hybride veksthus i Norge, der vertikal- og tradisjonell veksthusproduksjon blir kombinert. Vertikale produksjonsanlegg er allerede installert hos de to gartneriene og brukes sammen med de tradisjonelle veksthusene. I det hybride konseptet vokser ungplantene først i vertikalanleggene i noen uker før de flyttes til tradisjonelle veksthus for hovedvekst og endelig sluttvekst. Dette gir plantene et kontrollert vekstmiljø i den tidlige og mest sårbare fasen, mens det tradisjonelle veksthuset sørger for bedre tilgang til lys, næring og CO2 i hovedfasen. De hybride veksthusene er unike i Norge, og konseptet har kun vært testet i begrenset grad internasjonalt, med et demosenter i Kina og et selskap i USA som driver desentralisert salatproduksjon i USA som de eneste kjente eksemplene. Viken og Snarum Gartneri fungerer som casestudier i prosjektet. En stor utfordring i dag er den betydelige varmen fra LED-lysene i de vertikale vekstanleggene, noe som krever effektiv kjøling for å sikre optimale vekstforhold. I tillegg er det viktig å utnytte denne overskuddsvarmen på en balansert og god måte slik at den ikke går til spille. Operasjonelle data fra gartneriene blir nå modellert for å maksimere utnyttelsen av overskuddsvarmen til oppvarming av de tilstøtende tradisjonelle veksthusene. Dette vil optimalisere driften, redusere energibruken og kutte CO2-utslipp ved å minimere bruk av propan til oppvarming. Systemer med integrerte varmepumper blir også studert, i tillegg til muligheten for termisk energilagring for å balansere energibruken i de hybride veksthusene. Målet er å demonstrere et bærekraftig konsept for økt produktivitet og lønnsomhet i norske veksthus gjennom energieffektiv drift og optimalisert vekstmiljø. Så langt i prosjektet er behovet for ytterligere data til modellering og simulering identifisert. Strømningsmålere for vannrør og effektmålere for strømforbruk er installert på Viken gartneri, og data blir logget for å gi input til modellering og simulering av energisystemet. Det er også arbeidet med å samle inn andre tekniske data til modellsimuleringer. En litteraturstudie om veksthusbelysning, med fokus på innendørs vertikal grøntproduksjon, har avdekket muligheter for nye belysningsløsninger som kan gi en betydelig reduksjon i energiforbruket. En simuleringsstudie med programvaren IDA ICE har evaluert mengden overskuddsvarme fra vertikalanlegget. Resultatene ble presentert på European Horticulture Congress i Bucuresti i mai 2024 med foredraget «Surplus heat generated from vertical greenhouse lighting.» Studien viste at rundt 2,1 MWh varme kunne trekkes fra det 600 m2 store vertikalanlegget per dag i en periode i januar 2024. Prosjektet har også blitt profilert gjennom flere foredrag og et blogginnlegg på SINTEFs nettside med tittelen: Horisontal versus vertikal dyrking i veksthus – eller en hybrid kombinasjon?

At Viken and Snarum greenhouses, vertical farming systems have already been installed in combination with their traditional greenhouse facilities. The hybrid farming facilities are unique in Norway, and the concept has been tested and analysed to a limited degree around the world. In HybriGrowth, the Viken and Snarum facilities will act as in-depth case studies, and the potential of hybrid farming systems will be investigated in detail. The main challenge today is that the artificial growth lights in the vertical farming systems generate large amount of heat, which calls both for efficient cooling and an improved recovery of the surplus heat. In the project, operational data from the hybrid greenhouses will be modelled and analysed in detail to optimise the use of waste heat from the vertical section for heating of the adjacent traditional greenhouse. Specific measures will be applied for optimised operation and energy savings, in addition to a minimal carbon footprint by a reduced use of fossil fuels. Systems with use of integrated heat pumps will be studied, together with the feasibility of thermal energy storage to reduce the overall energy consumption in the greenhouses. The aim is to demonstrate a sustainable concept for increased productivity and profitability in Norwegian greenhouses by energy-efficient operation and optimised control of the indoor growth conditions.