原创: 室内种植能否应对极端天气？(20220824更新)

superdigua

前几天看到相关新闻后，很好奇。于是进行了一些简单计算。虽然不少数字是拍脑袋得来，但也不算完全没有依据。

室内种植本质上是用人造光取代太阳光，用自来水取代雨水，用空调取代自然风，用营养液取代土壤。

结论是，室内种植成本极高，而且有致命缺陷。

1. 把全世界农田转入室内太贵。

全世界农田约15亿公顷。假定垂直农场有十层，那么需要15000亿平方米建筑。假定每平方米建筑成本100美元，就是15000*100=150万亿美元。

假定建筑寿命100年，每年折旧1.5万亿美元。

假定建筑维护成本1%，每年1.5万亿美元

http://www.fao.org/3/y4252e/y4252e06.htm

2. 大功率紫外线 LED

即便寿命能达到理论最高值，也不过20000小时，也就是两年左右。价格高昂。这里暂且忽略

太阳光的能量密度是 1000 瓦/平方米。假定一天仅照射 4 小时，就是 4 kwh/平方米/天。假定其中1%被植物吸收利用，就是0.04kwh/平方米/天。

垂直农场假定有十层，就需要 0.4kwh/平方米/天。假定每一度电只要0.01美元，而且 50% 能量被植物吸收。
15000*0.4*365*0.01*2=4.38万亿美元

每年需要电力： 15000*0.4*365*2= 438 万亿kwh

3. 空调

要应对极端天气，大型中央空调的购买，折旧和维护成本肯定是天文数字。耗电同样是天文数字。

假定空调设备的价格是 30美元/平方米，1.5万亿平方米就意味着 1.5*30=45万亿美元。
https://www.thecoolingco.com/blo ... ditioning-unit-cost

假定空调寿命33年，每年维护费用1%。一年就是45*4%=1.8万亿美元。

假定主要通过空气流动调节温度，每平方米每年仅耗电1度，每年需要电力： 1.5 万亿kwh

4. 灌溉系统

对于缺少降雨的干旱地区，必须建设巨大的水利设施收集水分。把水匀速输送到面积达1.5亿公顷的建筑中，并分十层，成本是天文数字。
假定 10美元/平方米/年。15000*10=15万亿美元。

5. 营养液

离开土壤，植物的生长就必须依赖于营养液。

按照十层计算，假定 10美元/平方米/年。15000*10*10=150万亿美元。

6. “虫”和“病”，不是那么容易解决的。

不管是室内室外，虫和病都难以克服。对于全自动种植，甚至蝗虫，蟑螂和老鼠都能引发大问题。
假定科技发达，忽略这部分成本。

7. 种植和收割。

假定全面自动化后，10 美元/平方米/年。15000*10*10=15万亿美元。
（含研发，制造，安装运营，折旧和维护）

假定设备电力消耗为零。

8. 只支持特定蔬菜

目前的室内种植，集中于生长快速而且价格较高的“色拉”类蔬菜。

玉米，小麦，大豆，土豆，水稻，等等，难以室内种植和全自动种植。

9. 太阳能面板

438+1.5 万亿kwh/年电力，就是439.5/365=1.2万亿kwh/天
假定平均每天充足光照 5 小时，就需要 2400亿kw功率。
目前太阳能面板的价格是40 US cents per watt。假定未来的价格可以降到十分之一。
https://www.infiniteenergy.com.au/how-much-do-solar-panels-cost/

2400亿kw 就是 2400*1000*0.04=9.6万亿美元

假定面板寿命是50年，就是0.192万亿美元折旧费/年，加上维护费，算0.2万亿美元/年

10. 锂电池

目前商业锂电池一度电容量大概要1000美元（含制造，安装，运营和维护，含逆变器等等）。假定未来可以降到百分之十，就是100美元/kwh
因为要考虑天气状况，锂电池容量至少需要能够撑48小时.

2400亿kw*48=11.52万亿kwh，也就是11.52*100=1152万亿美元

假定电池寿命 50 年，每年折旧费是 23 万亿美元

11. 总计

1.5+1.5+4.38+1.8+15+150+15+0.2+23=212.38万亿美元
假定全世界人口 75 亿。
212.38/75=2.83万美元/人/年

四口之家，一年就是 2.83*4=11.32万美元。
（目前超市食品价格，可能只有30%是采购价。换句话说，如果食物的生产成本是11.32万美元，零售价格就可能超过20万美元）

假定其它开支是3.7万美元，税费5万美元，四口之家的收入必须达到20万美元才能负担食物价格。
对于年收入20万美元的家庭，恩格尔系数是11.3/15=75.3%。苟延残喘而已。

换句话说，全球变暖和极端天气对 99% 的人是致命威胁。
https://www.givingwhatwecan.org/get-involved/how-rich-am-i/

所以，次发达国家和地区更应该努力向可持续能源过渡。

如果拒绝现在行动，那就是，“搬起石头砸自己的脚”。

PS: 我对种菜有兴趣，发过不少帖子。例如，https://www.oursteps.com.au/bbs/ ... ead&tid=1369162

【相关帖子】

20190610 为什么说植树造林对阻止全球变暖毫无帮助
20190715 当前的垃圾回收策略，从根本上就错了
20190916 核能，碳采集，碳税和燃油车的真实成本
20191028 五张图解释全球变暖
20191118 对于全球变暖，普通人能做些什么？
20191129 对于全球变暖，是时候放弃幻想，考虑后事了
20191206 室内种植能否应对极端天气？
20200416 为什么澳洲难以修建水库

superdigua

【20191216】

空气流动是大问题。

“That’s why it’s crucial that container farms purposefully provide adequate airflow, temperature controls, dehumidification, CO2, etc. to their units.”

光，热的控制也不容易。

“Light, heat, and layout must be balanced appropriately in any indoor farm”
“Because of their tight spacing, container farms face an interesting conundrum when it comes to this messy triangle. They need high-intensity lighting to grow their crops but don’t often have the space required to install adequate HVAC units to deal with the heat created by these lights.”

The Good, the Bad, and the Ugly of Container Farms
https://medium.com/bright-agrote ... -farms-d32f4f13f31b

对于大规模室内种植，必须安装大量摄像头和各种传感器（温度，湿度，光照强度，PH监测，药品控制，等等），并由电脑控制所有的太阳能面板，锂电池，摄像头，空调，水流控制，营养液控制，以及机器人。这种控制基于“人工智能”（大数据分析）。

"9 Reasons Why Vertical Farms Fail"
https://medium.com/bright-agrote ... s-fail-244deaecd770

【20220824】
净化海水只能保证饮用水，无法供应灌溉
18 楼

老婆是CPA

superdigua 发表于 2019-12-6 08:22
占位

顶 超级地瓜

我虽然没那些个设备 但我知道室内很难 woolis送的那么些个种子 发完牙就不动了 死也没死 活也不像 像是植物人 了

superdigua

老婆是CPA 发表于 2019-12-6 07:47
顶 超级地瓜

我虽然没那些个设备 但我知道室内很难 woolis送的那么些个种子 发完牙就不动了 死也没死 活 ...

估计要多晒太阳。

老婆是CPA

superdigua 发表于 2019-12-6 08:56
估计要多晒太阳。

窗台上 有一点儿太阳。。。

superdigua

老婆是CPA 发表于 2019-12-6 07:57
窗台上 有一点儿太阳。。。

加肥料！

欢喜心

我是素食者，减少食肉更改善全球变暖和极端天气

superdigua

欢喜心 发表于 2019-12-6 08:05
我是素食者，减少食肉更改善全球变暖和极端天气

增加的温室气体主要来源于燃烧化石能源。

https://www.oursteps.com.au/bbs/ ... 5282&mobile=yes

静好如初

原来如此。。

澳洲小肥

难得肯动脑筋的人，逻辑也很好

博闻

早说了，楼主低估了科技的力量。你现在这样算，跟原始人算给每个原始人建好房子的成本他们根本无法负担一样。还锂电池呢？农作物夜里还需要光照吗？而且厂房的建筑成本远低于住宅，而且当建设规模大到这个程度，成本会比你算的低得多。

superdigua

博闻 发表于 2019-12-6 10:39
早说了，楼主低估了科技的力量。你现在这样算，跟原始人算给每个原始人建好房子的成本他们根本无法负担一样 ...

你知道，科学家对于全球变暖非常悲观。

一般来说，科学界对科学的理解比普通人更加深入。如果他们那么悲观，我们普通人也没有理由乐观。

mightyview

大概看了一下。
很多地方计算有问题。
引用
太阳光的能量密度是 1000 瓦/平方米。假定一天仅照射 4 小时，就是 4 kwh/平方米/天。假定其中1%被植物吸收利用，就是0.04kwh/平方米/天。

垂直农场假定有十层，就需要 0.4kwh/平方米/天。假定每一度电只要0.01美元，而且 50% 能量被植物吸收。
首先比较不是1:1比较，平面农场的单位面积和垂直农场的单位面积不同

这里有很多地方混淆概念。
最好的比较方式产量1:1，然后比较平面农场和垂直农场的成本。

如果直接拿成本说事，来算均摊人均成本，有几个问题
1 锂电池现在成本极高，这个是耗能问题，无形中增加很多成本
2 因为光照时间长，垂直农场产出是平面的几倍，你无形中用几倍于平面农场产量的成本来做均摊，当然会觉得不划算。
3忽略经济供需关系的制约。产品价格是波动的，当四季都能产出的青菜，而平面农场做不到，在平面农场不能供应产品的季节，价格就会有波动。
4供给是由需求决定的。没有人有这个经济实力和这么愚蠢的头脑一下子兴建这么大规模的农场，肯定供过于求的。
5关于运输的问题。垂直农场可以分布式，减少很多运输，储存和产品易坏的问题

楼主最好在计算的时候一定要小区域入手，做个案分子分析，不要一下子就是全人类的角度，不然计算会有致命的缺陷。

superdigua

mightyview 发表于 2019-12-13 13:13
大概看了一下。
很多地方计算有问题。
引用

感谢分享。

“首先比较不是1:1比较，平面农场的单位面积和垂直农场的单位面积不同”

我在一楼计算各种面积时，是按照十层，也就是1:10计算的。

至于日夜光照，你是对的，我偷懒/疏忽了。

至于小区域。。。你也是对的。严格地说，需要用计算机构建一个模拟系统。很多东西只能在“级别”上大致估算。

结论应该还算靠谱：室内种植的成本远远高于当前的农业耕种成本，99%的家庭将无力承担食品价格。

kebuxiai

博闻 发表于 2019-12-6 10:39
早说了，楼主低估了科技的力量。你现在这样算，跟原始人算给每个原始人建好房子的成本他们根本无法负担一样 ...

扛大包的，没想到有一天能看到你和另一个民科杠起来，还在“农广天地”。
蓝鱼头可能最近买了澳洲轻稀土的股票，到处唱锂电池的赞歌，连转化比和投入产出比都忽略不计了。
夜间的呼吸活动是消耗淀粉和糖的，所以工业种植的灯照是二十四小时，把光合作用能力扩张到最大，呼吸作用压缩到最低。
建议蓝鱼头去看看以色列的工业种植，看看农业引入工业的流水线是怎么操作的。人工干预小环境是工业种植的一种技术，但是装空调绝对是无稽之谈。

superdigua

kebuxiai 发表于 2019-12-13 13:31
扛大包的，没想到有一天能看到你和另一个民科杠起来，还在“农广天地”。
蓝鱼头可能最近买了澳洲轻稀土 ...

是否要安装空调，我查过资料。将来为了应对极端天气（酷热酷寒），空调是必须的。

另外，请就事论事。如果分析动机，那就没法讨论了。

Global Ventilation and Air Conditioning Market for Indoor Agriculture 2019-2023
https://www.researchandmarkets.c ... conditioning-market
https://www.globenewswire.com/ne ... f-More-Than-11.html

The Good, the Bad, and the Ugly of Container Farms
https://medium.com/bright-agrote ... -farms-d32f4f13f31b

superdigua

室内种植本质上是用人造光取代太阳光，用自来水取代雨水，用空调取代自然风，用营养液取代土壤。

空气流动是大问题。

“That’s why it’s crucial that container farms purposefully provide adequate airflow, temperature controls, dehumidification, CO2, etc. to their units.”

光，热的控制也不容易。

“Light, heat, and layout must be balanced appropriately in any indoor farm”
“Because of their tight spacing, container farms face an interesting conundrum when it comes to this messy triangle. They need high-intensity lighting to grow their crops but don’t often have the space required to install adequate HVAC units to deal with the heat created by these lights.”

The Good, the Bad, and the Ugly of Container Farms
https://medium.com/bright-agrote ... -farms-d32f4f13f31b

对于大规模室内种植，必须安装大量摄像头和各种传感器（温度，湿度，光照强度，PH监测，药品控制，等等），并由电脑控制所有的太阳能面板，锂电池，摄像头，空调，水流控制，营养液控制，以及机器人。这种控制基于“人工智能”（大数据分析）。


"9 Reasons Why Vertical Farms Fail"
https://medium.com/bright-agrote ... s-fail-244deaecd770

superdigua

净化海水只能保证饮用水，无法供应灌溉。

农业灌溉用水的需求量比饮用水多百倍，而且，把 N 亿吨水从海滨传送到海拔数百米高方圆百万平方公里的内陆农田，代价不可承受。

澳洲有约 400 万平方公里农业，畜牧业和林地。
https://www.abs.gov.au/statistic ... alia/latest-release

假如额外灌溉用水需要每年 100 毫米，就是 40 亿吨水。假如每吨水每 1000 公里的运费是100 澳元，这些水每年需要运费至少 4000 亿澳元。

========

如果澳洲每年需要 4000 亿澳元运水费，全世界很可能每年需要 10 万亿美元运水费，淡水生产费用即便只要 5 万亿美元，那么食物的生产成本就一下子提高了 15 万亿美元。

这需要食品价格上涨多少? 15/2.6=577%

贫困地区无法负担这种价格，所以数亿人将死于饥饿。

这还完全没有考虑高温飓风洪水冰雹等等对于农业产出的影响。

The global full costs of food wastage amount to about 2.6 trillion USD per year
https://www.fao.org/worldfoodsituation/foodpricesindex/en/

=========

人口增长并不必然导致碳排放增加。

而且，我们的目标并不是“活着”，而是活得越来越好。

如果全部切换到可持续能源，人口再多，碳排放也接近零。

这需要做两件事情：

1. 用太阳能风能核能取代化石燃料发电

2. 用电动车取代燃油车（含混动）