Hoe CO2-verrijking te berekenen om de opbrengsten te verhogen?

Waarom houden boeren zo van CO2-verrijking?

Koolstof maakt ongeveer 45% uit van het droge gewicht van planten en is mogelijk het belangrijkste element voor de plantstructuur. Planten leggen koolstof uit CO2 vast in de lucht, maar de omgevingsconcentraties van CO2 (ongeveer 300 ppm op de meeste plaatsen) zijn lang niet genoeg om de plantengroei te maximaliseren. De meeste planten zien een verhoogde groei tussen 800 of 1200 ppm; 1200 is het niveau dat de meeste kwekers proberen te bereiken.

Vooral binnenkwekers kunnen methoden van CO2-verrijking gebruiken om de opbrengst te verhogen (meestal met ongeveer 30%). Maar hoeveel CO2 moeten ze toevoegen om die grens van 1200 ppm te bereiken?

In dit bericht wordt uitgelegd hoe u het CO2-verbruik van planten kunt berekenen en welke suppletie nodig is om de opbrengst te verhogen. Vergeet niet dat hoewel het belangrijk is om de wiskunde achter deze cijfers te begrijpen, er zijn gebruiksvriendelijke tools waarmee telers tijd kunnen besparen.

Lees hier meer over suppletiemethoden.

CO2-verbruik berekenen

Het is niet aan te raden om zelf te gaan rekenen over CO2-suppletie, omdat er betrouwbare en gemakkelijke tools zijn die het in veel minder tijd voor u doen. Echter, Als u de logica achter deze berekeningen begrijpt, kunnen telers begrijpen hoe CO2 binnenkomt en wordt gebruikt in uw bedrijf.

Om te begrijpen hoe u CO2-aanvullingsbedragen kunt berekenen, er zijn drie dingen die u moet begrijpen over de fysica en de economische aspecten van het aanvullen van CO2: koolstofdichtheid, directe kosten, en indirecte kosten.

Concept #1:Koolstofdichtheid

Verschillende verbindingen hebben verschillende koolstofdichtheden. Zoals je hieronder zult zien, propaan heeft een hoger percentage koolstof in één molecuul dan methaan.

Dit betekent dat 1 lb propaan NIET hetzelfde is als 1 lb aardgas of 1 lb CO2. De koolstof van elke grondstof moet anders worden berekend.

Concept #2:Directe kosten

Directe kosten zijn wat u betaalt, in dit geval, voor de CO2 zelf. Directe kosten van CO2-verrijking zijn de kosten van de suppletiemethode of de kosten van de brander.

Als u de kosten van de suppletiemethode en de koolstofdichtheid van die methode kent, u kunt de kosten van de koolstof krijgen.

Concept #3:Indirecte kosten

Bij CO2-verrijking gaat het vaak om verbranding. Dit resulteert in CO2 in aanvulling op waterdamp en warmte. In dit geval, de indirecte kosten zijn zaken als ontvochtiging, airconditioning, en koeling - kosten die het gevolg zijn van of verband houden met het suppletieproces.

Om deze kosten te begrijpen, u moet de gegenereerde BTU's (British Thermal Units) weten en de hoeveelheid water die wordt gegenereerd.

Stappen voor het berekenen van CO2-verrijking

We kunnen het proces van het berekenen van de hoeveelheid CO2 die je moet aanvullen in stappen opsplitsen:

1 – Bereken de koolstofdichtheid van het gewas.

Bijvoorbeeld, één gewas kan een koolstofgehalte hebben van 50% van het drooggewicht. De meeste gewassen zijn voor 40-50% koolstof (droog gewicht). Dit wisselt wel tussen gewassen en productiewijze, en meer specifieke nummers zijn te vinden in de literatuur over het onderwerp, maar het is meestal heel dicht bij 45%.

2 – Bereken de verwijderde koolstof.

Dit beschrijft in feite hoeveel volume van een gewas op een bepaalde basis wordt verwijderd. Gecombineerd met de koolstofdichtheid van het gewas, het verwijderde volume vertelt ons hoeveel koolstof we moeten aanvullen.

U meet dit waarschijnlijk in ponden per tijdseenheid. Bijvoorbeeld:
Boer Joe oogst elke week 12 pond basilicum en 40 pond sla. Bij 47% en 45% koolstof (respectievelijk), Joe verwijdert [12(.47)] + [40(.45)] lbs koolstof per week. Dat komt uit op 23,64 lbs/wk.

3 – Bereken het koolstofgehalte van een bepaalde grondstof.

U kunt deze cijfers gebruiken bij het berekenen van het koolstofgehalte van de top 3 soorten gebruikte grondstoffen:

• Aardgas (methaan), (CH4)
• Propaan, (C3H8)
• Kooldioxide, (CO2)

Je zou in de verleiding kunnen komen om te zeggen, “Sinds ik tien pond CO2 heb, Ik heb tien pond koolstof.” Zo werkt het niet; we moeten kijken naar het gewicht van elk element en hoeveel atomen er in de grondstof zitten.

Voor CH4 (methaan):

Het molecuulgewicht van koolstof is ongeveer 12, en het molecuulgewicht van waterstof ligt dicht bij 1. Het totale molecuulgewicht van methaan, dan, is 12(1 koolstof)+1(4 waterstof)=16 .

Om de koolstofdichtheid voor CH4 te berekenen, vind het percentage koolstof door het gewicht van de koolstof te delen door het totale molecuulgewicht:

Koolstofgewicht/totaalgewicht =12/16 =0,75 of 75% koolstof

Voor C3H8 (propaan):

Drie koolstofatomen vormen een gewicht van 36, en 8 waterstofatomen maken het totale molecuulgewicht 44.

De koolstofdichtheid is 36/44 of 82%.

Voor CO2:

Het atoomgewicht van zuurstof is bijna 16, dus de koolstofdichtheid is 12/44 of 27%.

Zoals je kunt zien, u haalt de beste koolstofdichtheid uit propaan en aardgas. Hoewel je die beide moet verbranden, ze zijn veel efficiënter in het krijgen van CO2 in uw systeem.

Elk van de brandstoffen resulteert in CO2 en andere producten.

Een CH4 branden, bijvoorbeeld, resulteert in 1 CO2 en 2 H20, samen met warmte.

Nu weet je hoeveel van een grondstof je moet verbranden/vrijgeven om aan te vullen.

*Opmerking over eenheden :Aardgas wordt gemeten in kubieke voet, terwijl CO2 wordt gemeten in ponden, en propaan wordt vaak gemeten in gallons.

U wilt dat uw schatting voor CO2-suppletie (uit stap 2 - de hoeveelheid verwijderde koolstof) overeenkomt met de werkelijke suppletie (uit stap 3 - de hoeveelheid koolstof die u weer inbrengt) in de gebruikte meeteenheid.

Als u het verwijderde gewasvolume meet op gewicht (pond), maar u gebruikt aardgas, u wilt het aardgasnummer naar ponden converteren. Het nummer dat u daarvoor kunt gebruiken is 0,06242796 pond per kubieke voet aardgas bij omgevingstemperatuur en druk.

Bijvoorbeeld, als je 10 kubieke voet aardgas hebt, vermenigvuldig het met 0,06242796 om de meting in ponden te krijgen. Je zou 0,6242796 lbs aardgas hebben.

Als u propaan gebruikt, u kunt dit nummer gebruiken om gallons naar ponden te converteren: 4,24 pond per gallon. Opnieuw, als je 10 gallons propaan hebt, vermenigvuldig met 4,24 om de meting om te zetten in 42,4 lbs propaan.

Vergeet niet om de hoeveelheid daadwerkelijke koolstof te berekenen die u uit een bepaalde koolstofverrijkingsmethode haalt:

Voor 42,4 lbs propaan, met een koolstofdichtheid van 82%, vermenigvuldig 42,4 met 0,82 om 34,77 lbs koolstof te krijgen.

4 – Factor in de efficiëntie van uw faciliteit

Planten nemen CO2 op maar er zijn nog meer manieren waarop CO2 uit een omgeving verloren kan gaan. Dit verlies kan te wijten zijn aan ventilatie, een lekkende kamer, of verspreiding vanuit de faciliteit.

Helaas, er is geen gemakkelijke manier om de efficiëntie van uw faciliteit te vinden. Telers kunnen efficiëntie inschatten op basis van luchtomzet, luchtstroom door open ramen, scheuren onder deuren, enz. In een volledig afgesloten omgeving, een teler verwacht misschien 20% efficiëntie (20% van je luchtvolume gaat verloren).

*Houd er rekening mee dat lucht al een omgevingsniveau van CO2 heeft van ongeveer 300 ppm.

5 – Bereken de kosten van CO2-suppletie

Vermenigvuldig de bruto hoeveelheid CO2-verrijking met efficiëntie om de kosten te berekenen.

Bijvoorbeeld, Boer Joe betaalt $ 21,91/week aan te vullen. Hij weet, echter, dat ongeveer 20% van die CO2 verloren gaat door ventilatie en luchtlekken. Vermenigvuldig $ 21,91 met 0,2 (of 20%) om de extra kosten te vinden die nodig zijn om verloren CO2 te compenseren, wat is? $ 4,38 . Tel dit op bij de oorspronkelijke kosten, en je zult zien dat boer Joe van plan is door te branden $ 26,29 per week .