Dr. Agris Auce, Latvijas Universitāte, Ķīmiskās Fizikas Institūts

Uzskata, ka svaigu dārzeņu patēriņš viecina veselību un reti kāds tam iebilst. Ja nu vienīgi, diskutējot ar zvērinātiem vegāniem un veģetāriešiem, var apgalvot, ka, atšķirībā no dzīvniekiem, dārzeņi nevar aizbēgt no uzbrucējiem, kuri mēģina tos apēst, un tāpēc tie aizsargājas ķīmiski – izstrādājot dažādas indes pret saviem uzbrucējiem.  Tie dārzeņi, pie kuriem cilvēki evolūcijas gaitā ir pieraduši, tiek uzskatīti par veselīga uztura pamatu. Tāpat svaigi dārzeņi ir nozīmīgs vitamīnu un citu aktīvo vielu avots, kas arī svarīgi mūsu veselībai.

Latvijas klimata apstākļos, lai nodrošinātu svaigus dārzeņus visu gadu, tie ir vai nu jāieved, vai arī jāaudzē segtās apsildāmās platībās, kuras populāri tiek sauktas par siltumnīcām. Pastāv pamatots viedoklis, ka vietēji audzēti dārzeņi ir labāki, jo tie ir īsāku laiku jātransportē un nav jāglabā tik ilgi, kā no tālienes importētie. Tomēr dārzeņu audzēšana siltumnīcās prasa ievērojamu enerģijas patēriņu un, tai skaitā, arī rada ievērojamu CO2 izmešu daudzumu, kas visām valstīm, arī Latvijai,  ir jāierobežo, lai mazinātu klimata izmaiņu risku.

Latvijas Lauksaimniecības Universitāte kopā ar Latvijas Universitāti un vienu no veiksmīgākajiem un lielākajiem tomātu ražotājiem segtajās platībās SIA Rītausma ir īstenojusi LAD un Eiropas savienība atbalstītu pētījumu projektu (projekts 17-00-A01620-000013, Siltumenerģijas efektivitātes uzlabošanas tehnoloģijas izstrāde segto platību veģetācijas perioda pagarināšanai), lai izstrādātu tehnoloģijas, kā samazināt siltumnīcas gāzu emisiju segtajās platībās, izmantojot Gaiss-Gaiss tipa siltumsūkni.

Projekta “Siltumenerģijas efektivitātes uzlabošanas tehnoloģijas izstrāde segto platību veģetācijas perioda pagarināšanai” gaitā tika izveidota neliela eksperimentālā siltumnīca. Tā tika veidota nošķirot no lielās ražošanas siltumnīcas nelielu stūri 34m2 platībā tajā ierīkojot Gaiss-Gaiss siltumsūkņiem veidotu apsildes sistēmu, tika izvietota attālināti kontrolējama sensoru sistēma, lai nepārtraukti monitorētu temperatūras 3D sadalījumu siltumnīcā un salīdzinātu to ar ražošanas kontrolsiltumnīcu. LLU speciālisti kopā ar SIA Rītausma monitorēja tomātu augšanu šādi eksperimentāli apsildītajā siltumnīcā.

Apsildot siltumnīcu ar Gaiss-Gaiss tipa siltumsūkni un salīdzinot elektrības patēriņu ar kontrolsiltumnīcas elektrības patēriņu, kur kontrolsiltumnīca tika apsildīta ar gāzi, tika konstatēts, ka enerģijas patēriņa ziņā, siltumsūkņi patērēja apmēram 8 reizes mazāk enerģijas nekā apsilde ar gāzi. Ņemot vērā to, ka elektroenerģija, it īpaši pēc visām OIK komponentēm un pārvades izdevumiem, ir krietni dārgāka nekā gāze, tad tīrais ekonomiskais efekts nav liels – 2020 gada sezonā, kas bija ar siltu ziemu un vēsu pavasari – tātad siltumsūkņu efektivitātei ļoti piemērotu režīmu,  iegūtais ekonomiskais efekts bija apmēram  30% (izmaksas 4,11 EUR/m2 siltumsūknim salīdzinot ar 5,94 EUR/m2 gāzei).

Ļoti būtisks, toties, ir CO2 izmešu samazinājums. Šeit samazinājums ir 4 reizes, ja pieņemam, ka elektrība tiek ģenerēta tikai Rīgas TEC koģenerācijas režīmā vai arī 10 reizes, ja pieņemam, ka virs 50% no elektrības tiek ģenerēti Somijas vai Krievijas AES vai arī hidroelektrostacijās.

Tādejādi projekta gaitā tika demonstrēts, ka izmantojot modernās tehnoloģijas – Gaiss-Gaiss siltumsūkņus ir iespējams nodrošināt Latvijas iedzīvotājus ar svaigiem dārzeņiem un zaļumiem cauru gadu un vienlaicīgi, gandrīz desmitkārt, samazināt siltumnīcas gāzu emisiju siltumnīcu saimniecībā.  Tās ir ļoti labas ziņas – gan šo veselīgo produktu ražotājiem, gan arī Latvijas ekonomikai kopumā, jo  ļauj veselam lielam lauksaimniecības sektoram būtiski samazināt CO2 emisijas.

Projekta gaitā tika arī analizēti iespējamie sarežģījumi, kas var rasties izmantojot Gaiss-Gaiss tipa siltumsūkņus siltumnīcu apsildē.  Sareģījumi saistās ar precīzu siltuma režīma uzturēšanu un to, lai novērstu siltumsūkņu darbības cikliskuma izraisītās gaisa temperatūras svārstības, jo tipiski – gan kondicionieri, gan Gaiss-Gaiss siltumsūkņi strādā tiešā vai modificētā ieslēgšanās/izslēgšanās režīmā, bet augi dod priekšroku vienmērīgam temperatūras režīmam.  Tāpat uzmanība jāpievērš tam, lai siltumsūkņi temperatūru uzturētu ar ārēju temperatūras devēju, kas regulē temperatūru siltumnīcā, bet nevis nedaudz lētāko iekšējo temperatūras devēju, kurš regulē siltumsūkņa darbību, mērot siltumsūknī ieplūstošā gaisa temperatūru.  Rezultējošās temperatūras atšķirības starp šiem režīmiem var būt nelielas – 0,5-2 grādi, bet tomātu augšanas monitorēšana parādīja, ka pat šādām it kā nelielām novirzēm no optimālās augu augšanas temperatūras ir stipra ietekme uz tomātu attīstības ātrumu.  Savukārt, ja siltumsūkņi ir precīzi kalibrēti, tad tie uztur daudz precīzāku temperatūru nekā konvencionālā siltumnīcas apkure ar karsto ūdeni (radiatoriem). Tas saistīts ar daudz mazāku siltuma inerci Gaiss-Gaiss siltmsūknim, salīdzinot ar ūdens apkures sistēmu. Izmainoties laika apstākļiem – uzspīdot Saulei vai arī parādoties mākoņiem, strauji mainās Saules enerģijas pieplūdums siltumnīcai. Gaiss-Gaiss tipa siltmsūknis uz šīm Saules starojuma izsauktām temperatūras izmaniņām siltumnīcā var reaģēt ļoti strauji – minūtes laikā un samazināt sildīšanu vai arī to uzsākt. Savukārt, karstā ūdens apkures sistēmai siltuma inerce ir daudz lielāka – tie ir desmiti minūšu, kuru laikā siltumnīcas temperatūra var par apmēram grādu pārsniegt optimumu, ja pēkšņi uzspīd Saule, vai arī nokristies zem optimuma, ja Saule pēkšņi pazūd.

Būtiski atzīmēt vēl vienu aspektu kā Gaiss-Gaiss siltumsūkņi var palīdzēt nodrošināt Latviju ar svaigiem dārzeņiem un zaļumiem ar zemu CO2 izmešu “pēdas nospiedumu”. Gaiss-Gaiss siltumsūkņu apkures sistēmas izbūve prasa ievērojami mazākus kapitālieguldījumus nekā tradicionāla apkure ar karsto ūdeni.  Gaiss-Gaiss siltumsūkņu sistēma ir modulāra – siltumnīcu kompleksu var palielināt, pieslēdzot arvien jaunus siltumsūkņus, katru ar salīdzinoši nelielu jaudu.  Ja siltumnīcu izmanto, nevis visu cauru gadu, bet gan veģetācijas sezonas pagarināšanai pavasarī un rudenī, tad priekšrocības ir vēl lielākas – vēl labāka lietderības koeficienta priekšrocība, ir vajadzīgas mazākas uzstādītās siltuma jaudas uz siltumnīcas kvadrātmetru, jo uzstādīto siltuma jaudu nosaka maksimāli zemākās temperatūras ziemas naktīs, kad vajadzīgs jaudas maksimums. Tāpat jāatzīmē tas, ka nav vajadzīga kāda īpaša siltumnīcas iekārtu sagatavošana ziemas sala periodam, jo siltumsūkņi salā nesasalst. Pie trūkumiem svarīgi atzīmēt, ka ir vajadzīgas garantijas par nepārtrauktu elektrības piegādi. Tas nozīmē vai nu divas neatkarīgas elektrības piegādes līnijas lieliem ražotājiem, vai arī savu ģeneratoru mazākiem ražotājiem. Toties īpaši izdevīgi siltumsūkņu apkures risinājumi varētu būt ražotājiem, kuriem ir savas koģenerēšanas jaudas – tas dod gan ievērojami lētākas elektrības cenas bez esošajiem papildus maksājumiem (kā OIK, pārvades maksājumi u. t. l), gan arī nav nepieciešamas divas elektrības pievades līnijas, gan arī var utilizēt koģenerācijā radīto siltumu. Tā saucamie “atjaunojamie” enerģijas avoti kā vējš un Saule gan nebūs piemēroti elektrības lokālai ģenerēšanai segto platību apsildei, jo tiem nav itin nekādas jaudu stabilitātes un tie nav piemēroti sitēmām, kur vajadzīga garantēta elektrības piegāde.

Visas šīs Gaiss-Gaiss siltumsūkņu tehnoloģiskās un ekonomiskās priekšrocības padara tos īpaši piemērotus dārzeņu un zaļumu ražotājiem, kuri vēlas izbūvēt jaunas ražošanas jaudas ar iespējami maziem kapitālieguldījumiem un kuri vēlas iespēju laika gaitā elastīgi palielināt savas segto platību ražošanas jaudas.  Arī nelieliem ražotājiem, kuri vēlas ilgāk iegūt produktus no savas jau esošās neapsildāmās siltumnīcas, šis būs ļoti piemērots risinājums, jo prasa salīdzinoši nelielus ieguldījumus un ir ērti lietojams.

Kopumā pētījums ir parādījis, ka Gaiss-Gaiss siltumsūkņu tehnloģija segtajās platībās ļauj ekonomiski izdevīgi nodrošināt Latvijas iedzīvotājus ar veselīgiem vietēji ražotiem svaigiem dārzeņiem un zaļumiem un to darot daudzkārtēji-  4 līdz 10 reizes samazinot CO2 emisijas dārzeņu audzēšanā apsildāmās platībās.

Sadarbības projekta17-00-A01620-000013 nosaukums: Siltumenerģijas efektivitātes uzlabošanas tehnoloģijas izstrāde segto platību veģetācijas perioda pagarināšanai

Sadarbības partneri: Latvijas Universitāte; Latvijas Lauksaimniecības universitāte; Rītausma SIA; Baltic Open Solution Center SIA; A.Pundura Konsultāciju Centrs SIA;

Raksta publikācija šeit http://www.vesels.lv/raksti-par-veselibu/cilveks/co2-efektiva-darzenu-razosana-siltumnicas-ar-gaiss-gaiss-siltumsukniem.html