In het onderzoek naar semi-gesloten teeltsystemen ligt de focus op het terugwinnen van latente energie. Met elektriciteit gevoede koelapparatuur in combinatie met warmtepompen komt de fossielvrije tuinbouw een stapje dichterbij. Het voorbereidende rekenwerk wijst al in die richting. Onderzoek naar robuuste teeltsystemen moet die theorie ondersteunen en bevestigen. Kleine doorbraken zijn er ook.
[wcm_nonmember]
Voor het bekijken van deze content heeft u een lidmaatschap nodig, of log in als u al een lidmaatschap heeft.
[/wcm_nonmember]
[wcm_restrict]
Kassen waarvan de luchtramen in de winter open staan is een beeld dat langzaamaan verdwijnt. Binnen Het Nieuwe Telen (HNT) zijn inmiddels strategieën opgedaan om het afvoeren van een warmteoverschot en CO2 tot een minimum te beperken. Telers gebruiken steeds vaker enkele en dubbele energieschermen en verticale ventilatoren voor klimaatregeling. Maar nog steeds is het afvoeren van vocht, om daarmee de RV te verlagen, een belangrijk stuurmiddel om het kasklimaat te verbeteren.
Het verlies van voelbare warmte is op veel plaatsen al beter onder controle, maar door correctie op luchtvochtigheid ontsnapt latente warmte vaker dan lief is via het kasdek. Latente warmte is de energie die vrij komt als waterdamp condenseert. Niet voor niets is er veel aandacht voor apparatuur die het kasklimaat reguleert waarbij de luchtramen dicht kunnen blijven en de RV onder controle is.
Koelen in rozen
In de praktijk en in onderzoek is inmiddels ruimschoots ervaring opgedaan met de Ovale Pijp Air Conditioner, de OPAC106 van Lek/Habo. Al in 2010 onderzocht Feije de Zwart van Wageningen University & Research (WUR) de warmteoverdrachtprestaties van deze warmtewisselaar, die voornamelijk wordt ingezet in zwaar belichte teelten om de kaslucht te koelen en op andere momenten te verwarmen. Een groot voordeel van deze apparatuur is dat de kas hierdoor vaker gesloten blijft.
In het rozenonderzoek, gestart in maart 2013 bij het Delphy Improvement Centre in Bleiswijk, zijn twaalf OPAC’s geplaatst in de 1.000 m2 grote afdeling. In de loop van de jaren is de hybride belichtingsinstallatie aangepast naar 100% LED-toplicht. Voor de vochtbeheersing in deze afdeling kan lucht boven het scherm worden aangezogen.
Al in de eerste zomer na installatie van de LED’s sprak Arie de Gelder van WUR over de voordelen van het mooie, evenwichtige klimaat in de afdeling en een positief effect op de kwaliteit. “De rozenteelt in Nederland kan alleen blijven bestaan als telers kiezen voor het hogere segment van de markt. Dat kan alleen met top-teeltsystemen en duurzaam omgaan met energie”, zei De Gelder op dat moment.
Uitsluitend elektra
De combinatie van belichting, warmtewisselaars en een warmtepomp maakt het mogelijk om een rozenbedrijf te ontwerpen dat geen fossiele brandstoffen, maar uitsluitend elektra gebruikt. In de deskstudie ‘Het Nieuwe Belichten’ met warmteterugwinning uit 2017 (DLVge) is de economische haalbaarheid van een rozenbedrijf berekend dat geen gebruik meer maakt van fossiele energie.
Bedrijven die 300 tot 600 kWh per m2 per jaar belichten brengen 30 tot 60 m3 aardgas equivalenten aan warmte in de kas. Bij toepassing van HNT is dat voldoende om de kas warm te houden. Volgens die berekening kan dat door één koelblok per 160 m2 te plaatsen. Daarnaast is er een warmtepomp, een koudebuffer van 250 m3 en een warmtebuffer van 450 m3 per ha nodig. De geoogste warmte, ook die van de SON-T lampen, kan dan worden gebruikt voor de buisverwarming op momenten dat de lampen niet aan staan, of om dagelijkse schommelingen te vereffenen.
Warmte over bij chrysant
Het onderzoek met de OPAC’s heeft een vervolg gekregen in het project ‘De Perfecte Chrysant’, dat begin 2017 startte bij hetzelfde onderzoekscentrum. Ditmaal is een hybride belichtingsinstallatie aangelegd. In de 1.000 m2 grote afdeling zijn acht warmtewisselaars opgehangen met een gezamenlijk koelvermogen van 100 W/m2, gecombineerd met hijsverwarming.
De onderzoekers wilden een goede kwaliteit chrysanten telen met 15 m3/m2 a.e. (aardgasequivalenten) warmte per jaar, terwijl chrysantentelers in de praktijk zo’n 28 tot 30 m3 verbruiken. Dat is een halvering van het energieverbruik.
Na één jaar telen kwamen zij al een stuk lager uit, namelijk 12 m3/m2. Bijzonder is dat er maar liefst 17 m3/m2 warmte is geoogst. Er is dus meer warmte uit de afdeling gekomen dan er is ingegaan, concludeerde Marcel Raaphorst van WUR. “Eigenlijk maak je zelfs bijna twee keer zoveel warmte dan je nodig hebt, omdat aan de geoogste warmte bij gebruik in de winter ook nog de aandrijfenergie van de warmtepomp wordt toegevoegd.” De 17 m3 geoogste warmte geeft dan 23 m3 verwarming. Met de halve capaciteit is dus nog steeds voldoende warmte te oogsten.
Generatieve groei
Kanttekening bij dit onderzoek is dat de kwaliteit van de chrysanten niet altijd goed is geweest. De planten groeiden te generatief. De oorzaak daarvan is nog niet precies bekend, maar de onderzoekers vermoeden dat de luchtbeweging van de warmtewisselaars daar debet aan is. Op dit moment is het onderzoek nog volop gaande, maar er zijn al wel twee warmtewisselaars uitgezet. Dit om de energiebalans te herstellen, maar bovendien de kwaliteit van het gewas te verbeteren door het beperken van de luchtbeweging.
Het mag duidelijk zijn dat de onderzoekers ook in deze afdeling minimaal luchten. De latente warmte in de vorm van waterdamp verdwijnt niet via de luchtramen, maar wordt onttrokken door de OPAC’s terwijl ze het condenswater opvangen in condensgootjes.
Actief ventileren komkommer
Een ander project is het doorontwikkelen van de semi-gesloten kas met luchtslurven, ook wel NextGeneration Semi-Gesloten Kas genoemd. Afgelopen najaar zijn in hetzelfde onderzoekscentrum twee proeven gestart die volgens dit principe werken. Begin oktober startte het project ‘de Groenste komkommer’, waarbij een hybride belichtingsinstallatie is aangelegd.
In dit onderzoek wordt de vochtige lucht gekoeld met een AVS (Actief Ventilatie Systeem) unit van Van Dijk heating, die actief gedroogde kaslucht via slurven door de kas laat circuleren. Na passage van een warmtepomp gaat de warmteoogst via opgewarmd water van 35-40°C naar de verwarmingsbuizen en warmt en passant de lucht op die door de luchtslurven teruggaat in de kas.
Met AVS kun je binnen een etmaal warmte bufferen en weer gebruiken door opslag in buffers, zo is de gedachtegang achter deze proef. Door redenerend is het ook mogelijk om warmtevraag en -aanbod over seizoenen te vereffenen door middel van opslag in aquifers. Voor de komkommertelers zit er een aantrekkelijk perspectief aan dit onderzoek, want zo kunnen ze mogelijk groeien naar jaarrondproductie.
Fossielvrije tomaten
Bijna tegenover de komkommerproef groeien tomaten onder nagenoeg dezelfde teeltomstandigheden binnen het project ‘Totaalconcept HNT, toegepast in de belichte tomatenteelt’. Ook hier is een hybride belichtingsinstallatie geïnstalleerd, waarbij de elektrische warmte van de SON-T-lampen bijdraagt aan de warmtebehoefte van het gewas. Volgens de berekeningen is het mogelijk om met een combinatie van een actief ontvochtigingssysteem en een warmtepomp voelbare en latente warmte te oogsten. En die is, zo hebben de onderzoekers berekend, bijna voldoende om de warmtebehoefte van het gewas in de winter op te vangen.
In deze proef is ook een gesloten substraatsysteem aangelegd. De tomatenplanten staan op een houtvezelmat in een gesloten kunststof box. Er is in deze proef dus veel aandacht voor de aan- en afvoer van vocht in de kas, want dit is een belangrijk element van HNT. Dit gebeurt door het reguleren van de verdamping. Door het zorgvuldig afstemmen van de watergift en de samenstelling van het voedingswater wordt de watergift afgestemd op de teeltomstandigheden. Als de verdamping daalt en het bladoppervlak beperkt blijft, zal het gewas minder verdampingsenergie aan de kaslucht onttrekken.
Beide onderzoeken zullen komend jaar veel aandacht krijgen, want het op papier uitdenken van een energiezuinig teeltsysteem is heel wat anders dan het praktisch werken met een robuust teeltsysteem.
Scherm en luchtramen langer dicht
Een systeem om kaslucht te ontvochtigen dat zich inmiddels bij een aantal gewassen heeft bewezen is de DryGair. Van deze uit Israël afkomstige techniek, die Royal Brinkman op de markt brengt, zijn inmiddels zeventig units op meer dan veertig bedrijven geïnstalleerd. Het zijn vooral telers van laag opgaande gewassen met een relatief lage energievraag die voor deze techniek kiezen. Veel gerberatelers tonen inmiddels belangstelling. In hoog opgaande teelten zoals vruchtgewassen wordt wel volop geëxperimenteerd, maar een grote doorbraak is er nog niet.
De twee ventilatoren van de unit zuigen de natte kaslucht door de koelribben, waarop de kaslucht condenseert. Op deze manier wordt de latente warmte ‘geoogst’. Daardoor kan een teler zijn luchtramen en scherm langer dicht houden en dus energie besparen. Door niet alleen water te onttrekken aan de lucht, maar tevens de kaslucht te circuleren, ontstaat een uniform klimaat. Dit heeft tot gevolg dat planten uniformer zijn. Bovendien is het gewas actiever en dit heeft weer een positief effect op weerbaarheid.
De unit is niet in staat om de geoogste warmte op te slaan. Deze komt direct terug in de kas. Op momenten dat de unit draait stijgt de kastemperatuur met 1 tot 3ºC, afhankelijk van het aantal gesloten schermen. Meestal is dat zelfs wenselijk, want hierdoor kunnen de buizen koud(er) blijven en daalt het gasverbruik. Het elektriciteitsverbruik van de ontvochtigingsunit vertegenwoordigt sowieso minder energie dan het uitgespaarde aardgas en is met groene stroom in te vullen.
Samenvatting
Ontvochtigen en daarmee latente warmte afvoeren via de luchtramen past niet binnen een toekomstbestendig teeltsysteem. Berekeningen op papier tonen aan dat fossielvrij telen in de toekomst mogelijk is als door koelen latente warmte wordt teruggewonnen. Het onderzoek bevestigt deze berekeningen, maar de investeringen zijn hoog en de kwaliteit kan soms beter. Dat onderzoek is al ver gevorderd bij roos. Chrysant, tomaat en komkommer volgen op de voet.
Tekst en beeld: Pieternel van Velden.
Kuipplantenteler Marcel Vijverberg:
‘Toch vocht afvoeren terwijl luchtramen gesloten blijven’
“Ik bespaar inmiddels 20% op fossiele brandstoffen, want ik hoef minder te luchten en kan het scherm langer dicht laten. Maar dat is niet het grootste voordeel. Ik merk dat mijn gewas veel vitaler is. Bovendien zijn de potten droger, zie ik minder mosgroei en het scherm blijft vrij van algen.”
Teler Marcel Vijverberg heeft inmiddels drie jaar ervaring opgedaan met de DryGair ontvochtigingsunit in de kerststerren- en kuipplantenteelt. Hij heeft inmiddels vijf units. Samen met Eef Zwinkels van Royal Brinkman verkent hij de mogelijkheden van deze apparatuur. Hoewel zijn teelten relatief minder energie vragen (etmaaltemperaturen van 12-14ºC) dan bijvoorbeeld een jaarrond rozenteelt is het vochtprobleem niet minder. Regelmatig is het verschil tussen vocht binnen en buiten te klein om de kaslucht te drogen. Het mechanisch drogen van kaslucht is dan een aantrekkelijke methode om de RV omlaag te brengen en energie te besparen.
Juiste capaciteit
“Soms twijfelen telers aan de verdeling van droge lucht in de kas”, legt Zwinkels uit, “maar met voldoende capaciteit is dat geen probleem. Natte lucht verplaatst zich heel snel naar een droge omgeving. Zie het maar als een fietsband die leegloopt. Afhankelijk van de hoeveelheid vocht die moet worden onttrokken, adviseren wij één unit op 1.500 tot 5.000 m2. Daarbij kijken we niet alleen naar de investering, maar juist naar de terugverdientijd.” De grote winst van deze apparatuur is het terugwinnen van de latente warmte in de waterdamp die niet meer verloren gaat via de luchtramen. “Met deze units kun je die warmte niet opslaan”, vult hij aan.
“Dat nadeel los ik op door de etmaaltemperatuur te corrigeren”, legt Vijverberg uit. “De units draaien vaak ’s nachts, dus hou ik dan een iets hogere temperatuur aan. Overdag, als de units niet aan staan, hou ik de kastemperatuur wat lager. In de praktijk kan ik deze techniek optimaal toepassen in het voor- en najaar. We zijn altijd op zoek naar het beste groeiklimaat voor ons gewas. Nu hebben we een extra stuurmiddel om dit te realiseren.”
[/wcm_restrict]