Venlow Energy Kas, een ultra energiezuinige kas. Wageningen UR Greenhouse Horticulture

Transcriptie

1 Venlow Energy Kas, een ultra energiezuinige kas Frank Kempkes, Frank Kempkes, Wageningen UR Greenhouse Horticulture

2 Kas in ontwikkeling Kassen worden: Groter Hoger Lichter Geavanceerder

3 Achtergrond, de energiebalans Totaal door ventilatie: 2300 MJ Convectie en stralingsverlies kasdek 1500 MJ Totaal energie in: 4000 MJ (Voelbare en latente warmteverlies door ventilatie, lek en ontvochtiging) Fotosynthese: 50 MJ 2400 MJ Door dek Totaal energie verlies: 3950 MJ Bodem 150 MJ 1600 MJ Ketel of WKK

4 Energiebalans beinvloeden Verlies beperken door Meer isoleren 1,2,3, schermen Lek van kas beperken Kouder telen Verschuiving teeltseizoen Energiezuinig ontvochtigen gratis energietoevoer verhogen Meer licht in de kas (kwantiteit) Constructie lichter maken (max +5%) Kasdek schoon houden (tot 10%) Minder installaties (1-3%)

5 Licht kwantiteit

6 Licht kwantiteit Gewenste hoeveelheid licht in de kas sterk afhankelijk van lokale behoefte Licht transmissie << 50% Tropen Spanje

7 Licht kwantiteit Licht in winter bijna altijd beperkende factor Licht transmissie >>75% The Netherlands Spain

8 Meer licht Meer licht door Geavanceerde kasdekmaterialen Wit glas (+1-2%) AR glas (+5-7%) ETFE (+3%) Minder schermen Overdag 2 schermen dicht geeft weinig licht op de plant (0.8 x 0.8 x 0.8 = 0.48) Gaat ten koste van de energiebalans als scherm open moet Is er een alternatief voor enkelglas?

9 Licht transmissie Heldere hemel Bewolkte hemel Material thickness light transmission Standaard glas perpendicular hemispherical Floatglass 4 mm 89-90% 82% White glass 4 mm 90-91% 83% AR glass 4 mm 95-97% 89-90% Diffuse glass 4 mm 90-91% 76-82% PE / EVA films 200 µm 85-90% 78-82% ETFE (F-Clean) 100 µm 93% 86% PC sheet 12 mm 80% 61% PMMA sheet 16 mm 89% 76% Double Glass 20 mm 81% 72% + zwaardere kapconstructie gaat productie kosten Elevatie van de zon in Nederland 15 o - 62 o (min - max)

10 AR glas

11 Lichttransmissie en AR behandeling Optische eigenschappen van verschillende glassoorten met anti-reflectie coatings Type glass Type coating Transmission perpendicularτ PAR p [-] Transmission hemisphericalτ PAR h [-] basic single no basic single AR-AR basic double no basic double AR-AR-AR-AR double AR-AR-AR-AR Dubbel glas kan hogere transmissie krijgen als standaard enkel glas

12 Spectrale gevolgen AR coating enkel glas transmissivit y transmissivit y spectral Coatings kunnen spectraal afhankelijk de transmissie beïnvloeden

13 Samenvattend Het is mogelijk een dubbelglas te maken dat vergelijkbare transmissie heeft als enkel glas. Grote potentiele energiebesparing mogelijk MAAR

14 Samenvattend MAAR Gewicht i.p.v. 4 mm 2 x 3 mm gehard Sneeuw last en windbelasting spelen grotere rol Onderbouw / Kasdek aanpassen (deksysteem) Vocht Condensatie van 100 l/m 2 /jaar ca. 10 l/m 2 /jaar Alternatief ontvochtigingssysteem gezocht Vocht is algemeen probleem bij verhogen isolatiegraad Kritische momenten? Plantreacties Gewastemperatuur in kop omhoog Als er minder gestookt wordt, veranderd de verticale temperatuurverdeling?

15 Proof off principle VenLow Energy kas Modelmatig nagaan wat kansen en bedreigingen zijn: het maken van een teeltconcept KASPRO berekend wat energetische en klimaatgevolgen zijn Expert pannel heeft besproken wat gevolgen voor het gewas kunnen zijn en hoe daar op geanticipeerd dient te worden Consortium bouwt de kas Scheuten Solar Glass glas Maurice kassenbouw de bouw Boal Aluminium kasdekconstructie Climeco Engineering vocht Vertrekpunt is wat nu met Het Nieuwe Telen is bereikt

16 Het Nieuwe Telen in 7 stappen

17 Klimaat Nieuwe Telen t.o.v. standaard Meer isolatie Dubbele Schermen Isolerende kasdekken Ontvochtigingsinstallatie met buitenlucht aanzuiging Aanpassingen in de klimaatregeling Rustiger telen Met het klimaat mee telen (=denken vanuit de plantprocessen) Schermen sneller sluiten Vochtiger telen Klimaat homogeniseren Koelen minder CO 2 verlies Vernevelen Actieve koeling WKO + WP systemen

18 Energiedoelstellingen proof of principle Venlow Energy kas Groentegewas telen met 16m 3 /m 2 /jaar praktijkconforme opbrengst Door 80 kg komkommer 30 kg rode paprika 60 kg tomaat hoog isolerend glas i.c.m. nieuw teeltconcept hogere energiebesparing realiseren dan met HNT waar alleen gebruik gemaakt wordt van schermen.

19 Het Materiaal (loodrechte transmissie) LOW-ε coating heeft enige NIR reflectie

20 Het Materiaal (Hemispherische transmissie) lagen Tp Th Enkel AR-AR Enkel AR-Low-e Dubbel AR-AR-Low-e-AR Standaard glas 90 82

21 Energiezuinig ontvochtigen Buitenlucht altijd droger dan kaslucht (absoluut vocht) Met ventilatoren en slangen kan droge buitenlucht in de kas verdeeld worden Deze verdringt vochtige lucht door kieren Met balansventilatie kan uitgaande lucht de ingaande lucht voorverwarmen Rendement beperkt want werkt alleen voor deel voelbare warmte, latente warmte verloren Extra ventilator nodig voor uitgaande luchtstroom Lucht naverwarmen tot kasluchttemperatuur i.v.m. temperatuurverschillen en condensatie gevaar Gecontroleerd vocht af voeren kleine capaciteit 5-6 m 3 /m 2 /uur meestal al voldoende

22 Teeltconcept: energetisch Nieuwe Telen in Scheuten glas kas Scheuten glas dubbel KASPRO 23 m 3 + energiescherm -15% 19.5 m 3 + ontvochtigen Climeco systeem -10% 17.5 m 3 + minimum buis eruit -10% 16 m 3 Nieuwe Telen referentie Enkel glas + energiescherm + transparent scherm + ontvochtigen + setpointveranderingen: vocht? ventilatie temperatuur? Huidige proeven 27 m 3

23 Teeltconcept: kasklimaat & gewasrespons Effect op kasklimaat Eventuele gewasreactie Mogelijke oplossing s Avonds langzamer afkoelen Vegetatieve reactie, verstoring plantbalans. Agressiever ventileren; grotere DIF; aangepaste stengeldichtheid, aantal vruchten; generatiever ras Warmere nachten Hogere etmaaltemperaturen: hogere onderhoudsademhaling, zwakkere kop Ventileren s Winters lagere RV overdag Compactere plant met lagere LAI. Vernevelen Overige perioden: hogere RV Langzamer opwarmen gewas en/of vruchten Temperatuurgradiënt: onderin kouder Meer risico op ziekten en fysiogene afwijkingen. Lagere etmaaltemperatuur: minder groei. Lagere vruchttemperatuur: condensatie. Langzamer afrijpen vruchten Agressiever ventileren, grotere capaciteit ontvochtiger Meer schermuren Groeibuis Vochtiger microklimaat Meer risico op ziekten Groeibuis, ontvochtigen met luchtslurven tussen het gewas, verticale luchtbeweging mbv nivilators

24 Bouwen maar

25 Herfstteelt komkommer Plantdatum 5 aug ruimdatum 16 nov (wk 31-46) 21 kg komkommer met 5 m 3 gas (doel 16 m 3 /jaar) praktijk ca. 14 m 3 gebruikt Geen koeling, geen minimumbuis, wel verneveling, (nog) wel een scherm, ontvochtiging met warmteterugwinning Gewascommissie s vonden resultaten klinkend

26 Herfstteelt komkommer energiegebruik

27 Problemen? Sneeuw Heaters krijgen het met moeite weg Met gewas in de kas zou teelt ernstig aangetast worden CO 2 bron Energiebesparing mooi maar CO 2 vraag neemt nog niet af Alternatieve CO 2 bron gewenst zoals OCAP of per as

28 Sneeuw op het dek

29 Hoe nu verder? 2011 tomatenteelt 23 december geplant Gewas heeft week achterstand t.o.v. een vergelijking afdeling reeds ingehaald.

30 Concluderend Is het Venlow Energy concept al schoon en zuinig voor komkommer? Energiegebruik referentie HNT dubbel - Warmte [m 3 / m 2 ] Elektriciteit [kwh] Productie [kg/ m 2 ] Energie efficiency [m 3 a.e. / kg] Nog niet helemaal; verbeterpunten: Warmte oogsten uit de kas Elektriciteits gebruik drukken

31 Dank voor Uw aandacht

32 Investeringsruimte Venlow Energy concept +HNT Opbrengsten Besparing warmte 22 m 3 x 0,20=4,40 Productieverhoging 0 Kosten Extra CO 2 5 kg x 0,07=0,35 Extra elektriciteit 11 kwh x 0,06=0,66 Onderhoud 0,75

33 Gevoeligheidsanalyse voor prijs van warmte

34 Programma Kas Als Energiebron In nauwe samenwerking met Onderzoek Adviseurs Toeleveranciers

35 Integrale aanpak met 7 sporen Er is niet 1 oplossing! Energiebesparing Duurzame energie Efficiënt Fossiel CO 2 Teeltstrategieën Licht Zonne-energie Aardwarmte Biobrandstoffen Duurzame(re) elektriciteit Duurzame(re) CO₂ Trias Energetica

36 Results - covering Optical properties of different greenhouse glasses (GG) with antireflection and/or low-emission coatings for perpendicular PAR ( nm)

37 Results - covering Spectral transmission of glass with coatings (anti-reflection and lowemission) for perpendicular global radiation ( nm) transmission [-] AR&less NIR AR&low -e AR Reference 0.2 GG single AR-AR GG single AR-LOWe GG double AR-AR-AR-AR GG double AR-AR-LOWe-AR wavelength [nm]

38 Licht kwaliteit

39 Licht & energie energy Een dek met een hoge NIR reflectie kan de thermische belasting met 50% verminderen zonder de assimilatie te beinvloeden Het ideale kasdek heeft verschillende eigenschappen voor verschillende golflengten UV NIR(Near InfraRed) = 50% of energy wavelength 2500 nm

40 Licht kwaliteit Absorptie, reflectie, transmissie van een blad PAR en NIR straling worden door plant anders behandeld NIR heeft hoge reflectie Taiz en Zeiger, 1998

41 Light loss by water drops

42 Condensation behaviour AR glass

43 Light transmission of wet glass

44 Effect condensation on transmissivity transmissie nat polycarbonaat 16 mm antidrop diffuus structuur uit polycarbonaat 16 mm diffuus structuur in standard enkel glas standard dubbel glas hydrofob AR dubbel AR enkel hydrofob AR enkel transmissie droog Anti drip works (life time) No effect when surface is structured Hydrofob or hydrofoil (not shown)

45 Background More than 90% of Dutch greenhouse area is covered with single glass. Energy losses through the covering are high during heating period (winter) Energy requirements are also high during cooling period (summer) in the case of semi-closed greenhouses.

46 Results - covering Spectral transmission of glass with coatings (anti-reflection and lowemission) for perpendicular global radiation ( nm) 1 AR&less NIR AR&low-e transmission [-] AR 0.4 Reference 0.2 GG single AR-AR GG single AR-LOWe GG double AR-AR-AR-AR GG double AR-AR-LOWe-AR wavelength [nm]