Cristin-prosjekt-ID: 593669
Sist endret: 30. mai 2018 16:13
Cristin-prosjekt-ID: 593669
Sist endret: 30. mai 2018 16:13
Prosjekt

SolarFarm - Exploring solar on-farm energy production combined with a fleet of electrical vehicles and precision agriculture for reduced GHG-emissions

prosjektleder

Jakob Geipel
ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi

prosjekteier / koordinerende forskningsansvarlig enhet

  • Norsk institutt for bioøkonomi

Finansiering

  • TotalbudsjettNOK 20.500.000
  • Norges forskningsråd

    • Prosjektkode: 280390

Klassifisering

Emneord

Solenergi • Livsløpsanalyse • Presisjonsjordbruk • Robotisering

Kategorier

Prosjektkategori

  • Anvendt forskning

Kontaktinformasjon

Tidsramme

Aktivt
Start: 1. mars 2018 Slutt: 28. februar 2022

Beskrivelse Beskrivelse

Tittel

SolarFarm - Exploring solar on-farm energy production combined with a fleet of electrical vehicles and precision agriculture for reduced GHG-emissions

Populærvitenskapelig sammendrag

Norway is working towards a low-emission society and its agriculture is in demand to contribute by reducing greenhouse gas emissions from food and feed production. There are two areas which may be considered as «low-hanging fruits»: the reduction of emissions from diesel-driven tractor work and from inefficient use of nitrogen fertilizer. The SolarFarm project has been awarded a 4-year funding to address these areas by developing a concept of innovative technical solutions and methodologies, being applicable on most Norwegian farms.

The SolarFarm concept utilizes available roof area on farm buildings for solar energy capture in order to power a fleet of novel electrical machinery for a more automatized and targeted field management. It focuses three main research areas. First, energy carriers and storage capacities that are tailored for the annual and highly dynamic pattern in renewable energy production and demand. Second, novel farm machinery, moving from one or two large and heavy diesel tractors to a few and partly unmanned electrical tractors. Third, the idea of demand-based nitrogen fertilization, where drones for data acquisition and automatized recommendation and application systems go hand-in-hand.

To shorten the time-span from concept to implementation, SolarFarm comprises a set of approaches, ranging from relatively simple and cheaper solutions to more comprehensive and expensive solutions, tailored to the individual farmer’s motivation and financial situation.

SolarFarm represents a base-case for renewable energy use in a farm setting, enabling assessments of energy aspects, sustainability, environmental impact, cost-efficiency and consequences for policy-makers. It is a an inter-disciplinary cooperation between NIBIO, IFE, two international experts, and a stakeholder group, which cover the entire knowledge-chain from renewable energy production to state-of-the-art precision agriculture technologies to produce food and feed in a more sustainable manner.

Vitenskapelig sammendrag

There are two areas which may be considered as “low-hanging fruits” in terms of greenhouse gas mitigation options for food and feed production: reducing the emissions from tractor work on the farm, and reducing the emissions related to low nitrogen use efficiency. In this project, we address these two areas by developing a concept of innovative technical solutions and methodologies applicable at farm level, the SolarFarm. The SolarFarm concept is about utilizing available roof area on farm buildings for solar energy capture, and to use this energy along with state-of-the-art precision agriculture technologies to produce food and feed in a more sustainable manner. To shorten the time span from concept to implementation, SolarFarm comprises a set of approaches, ranging from relatively simple solutions, e.g. for farmers with low motivation for investing in advanced technology, to more comprehensive solutions, e.g. for farmers/early adopters devoted to technology, who want to utilize the full potential. In more detail, the concept involves energy carriers and storage capacity, tailored for the annual and highly dynamic pattern in renewable energy production and demand. It also opens for a system change in farm machinery composition, moving from one or two large and heavy diesel tractors to a few and partly unmanned electrical tractors. The concept integrates the idea of demand-based nitrogen fertilization, in which unmanned aerial vehicles for data acquisition play a central role, along with a system for steering and communication. Moreover, the concept represents a base-case for renewable energy use in a farm setting, enabling assessments of energy aspects, sustainability, environmental impact, cost-efficiency and consequences for policy-makers.

This 4-year project is an inter-disciplinary cooperation between NIBIO, IFE, two international experts, and a stakeholder group, which cover the entire knowledge-chain of the proposed research topics.

Metode

The primary objective is to innovate an on-farm system of technical solutions and methodologies for autonomous precision farming powered by solar energy, designed to enhance the sustainability and to reduce the environmental footprint of the agricultural sector.

Secondary objectives

  1. Realize a local, solar energy production system optimally designed to meet the demands of an electrified, low carbon emission, agricultural sector (WP1)

  2. Design a control and communication system for semi-/autonomous on-farm fleet management to meet the challenge of more, but smaller electrical vehicles when phasing out fossil fuel (WP2)

  3. Develop a system for electrically powered precision fertilization, with a very high spatial resolution, in order to minimize N-losses to the environment (WP3)

  4. Perform up-scaled assessments of sustainability, environmental, and policy-related potentials of developed solutions (WP4)

  5. Communicate the results to end-users, farm advisors, related industry and other stakeholders (WP5)

Tittel

SolarFarm – En systemstudie av hvordan solstrøm produsert på gårdsnivå kan drive elektriske og delvis selvstyrte farkoster i et presisjonsjordbruk med reduserte utslipp av klimagasser

Populærvitenskapelig sammendrag

Som del av Norges arbeid mot et lavutslipp-samfunn må jordbruket bidra til å redusere klimagassutslippene knyttet til produksjonen av mat og fôr. Det er to tiltak som kan betraktes som «lavthengende frukt»: Reduksjon i utslippene fra traktorkjøring, og reduksjon i utslippene som skyldes dårlig utnytting av tilført nitrogengjødsel. I det fireårige prosjektet SolarFarm vil vi adressere disse områdene ved å utvikle et konsept av innovative, tekniske løsninger og metoder som kan benyttes på de fleste norske gårdsbruk.

Konseptet SolarFarm nytter tilgjengelig takareal på gårdsbygninger for å fange solenergi som skal benyttes til å drive en flåte med elektriske farkoster for mer automatisert og målrettet management. Dette omfatter tre forskningsspørsmål: 1. Energibærere og lagringskapasitet skal tilpasses den store variasjonen gjennom året som kjennetegner både solstrømproduksjon og energiforbruk på jordet. 2. Vi skal legge grunnlag for en systemendring, der en går fra en eller to store og tunge dieseltraktorer, til flere og delvis ubemannede elektriske traktorer. 3. Behovsbasert N-gjødsling skal oppnås ved å kombinere bruk av droner for datainnhenting med et automatisert system for gjødselberegning og spredning.

For å redusere tiden fra konsept til implementering, omfatter SolarFarm et sett av tilnærminger, fra relativt enkle og rimelige løsninger til mer avanserte og kostnadskrevende løsninger, som kan tilpasses den enkelte bondes individuelle motivasjon og økonomi.

SolarFarm vil vise hvordan fornybar energi kan integreres på gårdsnivå, og bidra med nyttig informasjon som skal brukes til både detaljstudier og aggregerte analyser av energirelaterte spørsmål, bærekraft, miljøeffekter, økonomi og konsekvenser for beslutningstakere. Prosjektet er et tverrfaglig samarbeid mellom NIBIO, IFE, internasjonale eksperter og ei referansegruppe som dekker hele kunnskapskjeden fra fornybar energiproduksjon til presisjonsteknologi nødvendig for å produsere mat og fôr mer miljøvennlig.

Vitenskapelig sammendrag

Det er to tiltak som kan betraktes som «lavthengende frukt» når det er snakk om å finne muligheter for å redusere klimagassutslippene knytte til produksjonen av mat og fôr: Reduksjon i utslippene fra traktorkjøring, og reduksjon i utslippene som skyldes dårlig utnytting av tilført nitrogengjødsel. I dette prosjektet vil vi utvikle et konsept som gjør den enkelte gårdbrukeren i stand til å gjøre slike tiltak. Konseptet er kalt SolarFarm og består av nye teknologiske løsninger og metoder for å utnytte solenergi i presisjonslandbruk der tradisjonelt traktorarbeid helt eller delvis blir utført av selvgående elektriske kjøretøy. Solenergien skal hentes fra solceller på taket på driftsbygningene.

For at konseptet raskt skal bli tatt i bruk, inneholder SolarFarm ulike moduler, fra relativt enkle løsninger for gårdbrukere med lav motivasjon for omfattende investeringer i ny teknologi, til mer avanserte løsninger for de mer teknologi-interesserte som ønsker å utnytte hele potensialet.

I mer detalj inneholder løsningene energibærere og lagringskapasitet skreddersydd for å håndtere den store variasjonen gjennom året som kjennetegner både solstrømproduksjon og energiforbruk på jordet. De åpner også for en systemendring i traktorparken på gården, der en går fra en eller to store og tunge dieseltraktorer, til flere og delvis ubemannede elektriske traktorer. Videre inkluderer konseptet en videreutvikling av behovsbasert, stedsspesifikk gjødsling med bl.a. bruk av ubemannede fly/helikoptre (UAV) for datainnhenting, og der avanserte styrings- og kommunikasjonssystemer spiller en sentral rolle. Konseptet representerer dessuten et konkret eksempel på hvordan fornybar energi kan integreres på gårdsnivå, noe som bidrar med nyttig informasjon som skal brukes til både detaljstudier og aggregerte analyser av energirelaterte spørsmål, bærekraft, miljøeffekter, økonomiske betraktninger og konsekvenser for beslutningstakere.

Dette fireårige prosjektet er et tverrfaglig samarbeid mellom NIBIO, Institutt for energiteknikk (IFE), to utenlandske eksperter og en interessegruppe, som sammen dekker alle forskningsspørsmålene på en god måte.

Metode

Hovedmålet er å utvikle et innovativt, gårdsbasert system der en med bruk av teknologiske løsninger og metoder muliggjør solenergidrevet presisjonsjordbruk, for økt bærekraft og redusert miljøfotavtrykk i jordbrukssektoren.

Prosjektet har følgende delmål:

  1. Realisere et system for lokal solstrømproduksjon som er tilpasset de krav en elektrifisert og klimavennlig jordbrukssektor stiller (arbeidspakke 1)

  2. Design av et kontroll- og kommunikasjonssystem for flere, delvis ubemannede farkoster som opererer sammen, for å møte utfordringen knyttet til at det blir flere, men lettere/mindre kjøretøy når fossilt drivstoff fases ut (arbeidspakke 2)

  3. Utvikle et system for elektrisk drevet presisjonsgjødsling med en svært høy romlig oppløsning for å redusere nitrogentapet til omgivelsene (arbeidspakke 3)

  4. Gjennomføre aggregerte analyser av bærekrafts-, miljø- og politikkrelaterte muligheter knyttet til utviklede løsninger og metoder (arbeidspakke 4)

  5. Kommunisere resultatene til sluttbrukere, relevante næringsaktører og andre interessenter (arbeidspakke 5)

prosjektdeltakere

prosjektleder

Jakob Geipel

  • Tilknyttet:
    Prosjektleder
    ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi

Anne-Grete Roer Hjelkrem

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi

Audun Korsæth

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi

Anne Kjersti Bakken

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi

El Houssein Chouaib Harik

  • Tilknyttet:
    Prosjektdeltaker
    ved Divisjon for matproduksjon og samfunn ved Norsk institutt for bioøkonomi
1 - 5 av 17 | Neste | Siste »