室内种植能否应对极端天气？

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。

[size=6]1. 把全世界农田转入室内太贵。[/size]

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

[url]http://www.fao.org/3/y4252e/y4252e06.htm[/url]

[size=6]2. 大功率紫外线 LED [/size]

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

[size=6]3. 空调[/size]

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。
[url]https://www.thecoolingco.com/blog/how-much-does-a-commercial-air-conditioning-unit-cost[/url]

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

[size=6]4. 灌溉系统[/size]

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。

[size=6]5. 营养液[/size]

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。

[size=6]6. “虫”和“病”，不是那么容易解决的。[/size]

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。

[size=6]7. 种植和收割。[/size]

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。

[size=6]8. 只支持特定蔬菜[/size]

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。

[size=6]9. 太阳能面板[/size]

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。
[url]https://www.infiniteenergy.com.au/how-much-do-solar-panels-cost/[/url]

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

[size=6]10. 锂电池[/size]

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

[size=6]11. 总计[/size]

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。
[url]https://www.givingwhatwecan.org/get-involved/how-rich-am-i/[/url]

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”。

【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
[url]https://medium.com/bright-agrotech/the-good-the-bad-and-the-ugly-of-container-farms-d32f4f13f31b[/url]

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"
[url]https://medium.com/bright-agrotech/9-reasons-why-vertical-farms-fail-244deaecd770[/url]