Úvod
Vítejte ve výukovém modulu pro klimaticky inteligentní zemědělství (CSA) o hospodaření s energií a výrobě zelené energie!
Rozumné hospodaření s energií v zemědělsko-potravinářském systému může přispět k přechodu na zemědělství šetrné ke klimatu a k dosažení potravinové, klimatické a energetické bezpečnosti. Součinnost mezi energetickými a klimaticky šetrnými zemědělskými postupy lze vytvořit prostřednictvím zemědělských postupů účinně využívajících zdroje.
Výzvu snížit závislost na fosilních palivech lze řešit rozšířením energeticky účinných potravinových systémů. Tyto systémy zlepšují energetickou účinnost, zvyšují využívání a výrobu obnovitelné energie.
V tomto modulu se dozvíte proč!
Na konci tohoto modulu budete nejen vědět, co je rozumné hospodaření s energií v zemědělsko-potravinářském systému, budete mít přehled o jeho různých formách a znát jeho přínosy, ale budete mít také možnost ověřit si své znalosti v kvízu a uplatnit je při dalších činnostech.
Vzdělávací cíle
Vzdělávací cíl 1
- Znalosti: Znát modely energetického managementu a výroby zelené energie
- Dovednosti : Propojení a synergie mezi energetikou a klimaticky iteligentním zemědělstvím
- Kompetence: Být schopen posoudit zvýšení využívání a výroby obnovitelné energie ve svém řetězci přidané hodnoty.
Vzdělávací cíl 2
- Znalosti: Znát potřebu a možnosti řádného hospodaření s energií v zemědělsko-potravinářském systému
- Kompetence: Umět efektivně hospodařit s energií a zdroji ve svém zemědělském podniku a v řetězci přidané hodnoty.
Energetický management a výroba zelené energie
Brainstorming
Co pro vás znamená energetický management a výroba zelené energie?
Vytvořte rychlou myšlenkovou mapu umístěním jednotlivých bodů. Později ji můžete doplnit a případně opravit.
Můžete také použít tabuli a body sbírat společně.
Hodnotový řetězec v potravinářství - Energie uvnitř Energie vně
Podíly spotřeby energie a emisí skleníkových plynů v rámci dodávek potravin
Energetický management slouží k identifikaci a využití potenciálních úspor energie. Nejprve se zaznamenávají a analyzují energetické toky ve společnosti a související zdroje energie, na tomto základě se pak vypracovávají návrhy na zlepšení, vyhodnocuje se jejich nákladová efektivita a následně se realizují.
Pokud pod pojmem energetický management rozumíme zavádění různých optimalizačních opatření založených na datech s cílem snížit náklady na dodávky energie, lze tohoto snížení nákladů dosáhnout optimalizovaným využíváním nebo modernizací stávajících spotřebičů energie. Další možností je dodatečné získávání příjmů z vlastních výroben elektřiny (např. střešních fotovoltaických systémů) nebo z uvádění na trh flexibilizovaných spotřebičů, např. v oblasti elektromobility nebo elektrifikovaného zásobování teplem. Energetický management proto v žádném případě nelze chápat jako synonymum pojmu energetická účinnost, i když se tyto dvě oblasti mohou překrývat.
Řídicí opatření se od optimalizačních opatření liší tím, že se obvykle opakují – často automatizovaně – a nejedná se o jednorázová opatření. To však nesmírně zvyšuje úroveň složitosti, protože interakce různých složek může mít protichůdné cíle: Například proti dynamickému řízení systému bateriového úložiště za účelem zvýšení vlastní spotřeby z vlastního fotovoltaického systému domu stojí čistě technický cíl maximalizace životnosti systému bateriového úložiště. Moderní energetický management zahrnuje tyto protichůdné cíle do řízení komponent a dosahuje tak celkového optima.
Možné činnosti a opatření v zemědělském podniku pro zvládnutí potřeb a využití šancí
- technické
- technologické
- agronomické
- finanční
Při zavádění nových nebo zdokonalených činností a opatření je nezbytné zohlednit cenovou dostupnost, sociální a kulturní aspekty.
Není vhodné, aby zemědělský podnik šel do úpadku kvůli klimaticky inteligentnímu obrazu farmy.
Obrázek klimaticky inteligentní farmy je však vývojovou linií, a proto je velmi vhodné zvážit možnosti výroby a využití obnovitelné energie.
Různé typy energetického managementu a výroby zelené energie
Brainstorming
Jaký druh výroby zelené energie jste již zavedli?
Jaké další druhy výroby a řízení znáte?
Jaké inovace očekáváte v blízké budoucnosti?
Vytvořte rychlou myšlenkovou mapu umístěním jednotlivých bodů. Později ji můžete doplnit a případně opravit.
Můžete také použít tabuli a body sbírat společně.
Proč neudělat tabulku s +/ -?
Integrovaný přístup k obnovitelným zdrojům energie pro zemědělské systémy
Výroba energie z obnovitelných zdrojů, relevantní zdroje pro zemědělce
Slunce / solární panely
Sluneční světlo je jedním z nejsnáze dostupných zdrojů energie na planetě, takže by se dalo předpokládat, že je nejdůležitějším obnovitelným zdrojem energie. Množství slunečního světla se však samozřejmě může výrazně lišit v závislosti na lokalitě, ročním období a denní době.
Bioenergie/ Zařízení na výrobu biomasy/ Výroba bioplynu
Elektřinu lze vyrábět spalováním organického materiálu jako zdroje paliva. Tato paliva se nazývají biomasa a zahrnují vše od rostlin přes dřevo až po potravinový odpad. Při výrobě bioenergie se uvolňuje oxid uhličitý (CO2), ale tato paliva jsou považována za obnovitelná, protože mohou znovu vyrůst a pohltit tolik uhlíku, kolik ho během své životnosti uvolní.
Vítr/větrné mlýny
Větrné elektrárny na pevnině i na moři vyrábějí elektřinu tím, že uvádějí do pohybu lopatky větrných turbín. Turbíny přeměňují kinetickou energii rotujících lopatek na elektrickou energii otáčením hnací hřídele a převodovky připojené ke generátoru. Elektrická energie se pak převádí na vyšší napětí a dodává se do vnitrostátní sítě.
Vodní energie
Vodní elektrárny jsou umístěny na přehradách a vyrábějí elektřinu pomocí podvodních turbín, které pohánějí generátor. Mezi vodní elektrárny patří také elektrárny využívající vlny a příliv a odliv, které využívají síly moře k výrobě elektřiny v ústích velkých vodních ploch pomocí podobné technologie.
Flexibilita / Baterie
Většina elektřiny z obnovitelných zdrojů závisí na počasí. Vyrábí se nezávisle na poptávce, tedy když fouká vítr a svítí slunce nebo když bioplynová stanice „pracuje“.
To znamená, že větrné a solární elektrárny se chovají zcela jinak než stávající elektrárny na fosilní paliva, které mohou v podstatě kdykoli dodávat elektřinu.
Aby bylo možné sladit nabídku a poptávku, musí proto klasické uhelné a plynové elektrárny reagovat pružněji a přizpůsobovat svou výrobu elektřiny – jak kolísající poptávce, tak kolísající výrobě větrné a solární energie. Konkrétně to znamená, že musí rychleji a častěji měnit svůj výkon, tj. zvyšovat a snižovat jej.
V případě obzvláště velké nabídky elektřiny a odpovídající nízké ceny na burze se může vyplatit i dodatečná poptávka. Elektřinu lze například využít k vytápění – klíčové slovo: power-to-heat.
Tím lze ušetřit topný olej nebo plyn. Elektromobily mohou také pružně reagovat na zvýšení výroby elektřiny a nabíjet své baterie právě v těchto časech.
Elektřinu nelze skladovat. Kilowatthodiny nelze skladovat, dokud nejsou potřeba. Aby bylo možné elektřinu skladovat, musí být dočasně přeměněna, například v přečerpávacích elektrárnách nebo bateriích.
Když se nepružné výrobní technologie setkají s nepružnými spotřebiteli, vznikne potřeba skladování.
Existují například velké přečerpávací elektrárny v Alpách nebo zásobníky například ve Skandinávii, které by mohly být propojeny dalšími a poměrně levnými podmořskými kabely.
Systémy bateriových úložišť jsou podstatně menší a jsou užitečné zejména v případech, kdy dochází k mnoha malým odchylkám mezi nabídkou a poptávkou, tj. při kolísání frekvence. To znamená, že mohou také přispět k vysoké úrovni bezpečnosti dodávek.
Vývoj baterií se v posledních letech vyvíjí poměrně rychle.
| Přímo | Nepřímo | |
|---|---|---|
|
Za branou farmy |
|
|
|
Za branou farmy |
|
|
Výhody energetického managementu a výroby zelené energie
Brainstorming
Jak vypadá vaše SWOT zelené energie na farmě?
Vytvořte rychlou myšlenkovou mapu umístěním jednotlivých bodů. Později ji můžete doplnit a případně opravit.
Můžete také použít tabuli a body sbírat společně.
Proč neudělat tabulku s +/ -?
SWOT přístupu na farmě
Vysoké a kolísavé náklady na energii způsobily ekonomické problémy mnoha zemědělcům, pěstitelům plodin i chovatelům hospodářských zvířat. V důsledku toho se stále více producentů poohlíží po alternativních zdrojích energie, aby zvýšili svou energetickou nezávislost a příjmy.
Úspory a ziskové rozpětí mohou být ještě vyšší, protože ceny energií a pohonných hmot rostou.
Stále více inovativních zemědělců hledá způsoby, jak snížit spotřebu energie a zvýšit efektivitu zemědělství, a proto se obracejí k obnovitelným zdrojům energie a biopalivům vyráběným udržitelným způsobem.
Využíváním udržitelné energie v zemědělství v podobě větrné energie, solární energie a energie z biomasy mohou zemědělci nejen snížit své náklady, ale také rozvíjet dlouhodobé zdroje příjmů.
Klíčová role zemědělců
Vzhledem k výše uvedeným skutečnostem a číslům se nezdá, že by energeticky účinné potravinové systémy byly příliš důležité pro třetí pilíř CSA, tedy snižování emisí skleníkových plynů a sekvestraci uhlíku. Většina emisí ze zemědělství pochází z primární produkce, ale většina energie spotřebované v zemědělsko-potravinářském odvětví se nepoužívá pro primární produkci. To platí i pro energii využívanou přímo v potravinovém řetězci.
Existují však i další vazby, díky nimž jsou energeticky účinné potravinové systémy pro CSA důležité. Mnohé z těchto souvislostí jsou zřejmé, pokud se podíváme na potenciál zmírňování dopadů spíše než na skutečné emise skleníkových plynů a spotřebu energie.
Snížení spotřeby energie v potravinovém řetězci povede ke snížení emisí CO2.
Existuje souvislost mezi emisemi oxidu dusného (N2O) z aplikace hnojiv a spotřebou energie (a tedy i emisemi CO2) z výroby hnojiv. Precizní zemědělství, včetně účinnějšího používání hnojiv, sníží emise CO2 a N2O a sníží spotřebu fosilních paliv. Emise metanu lze snížit využitím hnoje k výrobě bioplynu, což může rovněž zlepšit přístup k energii nebo snížit spotřebu fosilních paliv v zemědělských podnicích.
Tyto úvahy ukazují, že mezi energeticky účinnými potravinovými systémy a CSA existuje mnoho souvislostí, které přesahují rámec snižování emisí CO2 z fosilních paliv.
kvíz
Shrnutí
Přestože obnovitelné zdroje energie hrají klíčovou roli v budoucích nízkouhlíkových plánech na omezení globálního oteplování, jejich závislost na klimatických podmínkách je zároveň činí zranitelnými vůči změně klimatu.
To platí i pro energeticky účinné potravinové systémy. Změna klimatu například ovlivní mnoho aspektů výroby energie z obnovitelných zdrojů, jako je pěstování plodin pro biopaliva, dostupnost vody a sezónnost vodní energie, atmosférické podmínky pro větrnou a sluneční energii a výkyvy v poptávce po energii pro vytápění a chlazení.
Dodávky energie musí být co nejvíce „klimaticky odolné“, aby se zajistilo, že využívání energie v zemědělském a potravinářském systému bude v souladu s klimatem.
Agrolesnictví
Představte si, že jste na farmě, která je vybudována od základu:
Řídíte farmu s 240 dojnicem.
Máte štěstí, protože hospodaříte na zhruba 180 ha z čehož 100 ha tvoří orná půda a 80 ha pastvin.
Doposud jste postavili pouze stáj a na farmě máte pouze stroje pro zpracování.
Proberte a vypočítejte, jaký by byl váš optimální energetický návrh pro tuto farmu:
- Dodávky energie
- Poptávka po energii (na farmě a u třetích stran)
- Energetický systém
