2/14/29 CO 2, temperatuur en energiebesparing Wat komt er aan de orde? Ep Heuvelink & Leo Marcelis Wageningen UR: Leerstoelgroep Tuinbouwketens WUR Glastuinbouw Met medewerking van: Susana Carvalho, Anja Dieleman, Tom Dueck, Anne Elings, Arie de Gelder, Jan Janse, Eric Poot, Feije de Zwart CO 2 Trends Fysiologisch effect van CO 2 : fotosynthese Effecten van CO 2 op groei CO 2 balans van de kas Gebruik van temperatuur in gewassturing Welke processen beïnvloed? DIF, DROP en integratie Sturen op assimilatenbalans Energiebesparing: hoe doen we dat? Energiebalans van een kas Gebruik van schermen Tips/conclusies Groeibijeenkomst Westland Energie Services Zwolle, 12 februari 29 Trends in CO 2 Op meeste bedrijven is CO 2 dosering standaard Verschillende bronnen: ketel, WKK, OCAP, vloeibaar Steeds hogere concentraties in met name zomerhalfjaar Semi gesloten kas: hogere productie vooral door hogere CO 2 concentratie Effecten van CO 2 op de plant Meer fotosynthese, waardoor meer groei (15 3%), productie, zetting, vertakking, minder abortie Meeste planten: CO 2 is alleen overdag van belang. Mogelijke uitzondering zijn CAM planten (bijv. Phalaenopsis) Beetje sluiting huidmondjes (1%) In principe altijd meer groei door meer CO 2 tot max 8 1ppm; hoog CO 2 kan schade geven Dikker blad (meer gewichtsgroei, gelijke oppervlakte) Wees alert op verontreiniging rookgassen Bruto gewasfotosynthese (mg CO2 m -2 s -1 ) CO 2 : tot circa 8 ppm duidelijke verbetering fotosynthese; vooral bij veel licht en hoge temperatuur 3 2,5 2 1,5 1,5 2 4 6 8 1 Globale straling buiten (W m -2 ) 7 6 4 35 3 25 co2-25 co2-3 co2-35 co2-4 co2-6 co2-7 Vuistregel effect van CO 2 : Per 1 ppm toename CO 2 is % toename in groei te berekenen als 15 1 CO 2 CO 2 Van 35 naar 45 ppm: 12% extra groei Van 6 naar 7 ppm: 4% extra groei Van 1 naar 11 ppm: 1.5% extra groei Maar: van 35 naar 25 ppm kost 19% groei!! Fotosynthese bij 25 C Naar Nederhoff 1
2/14/29 Bij hoge CO 2 concentratie ligt optimum temperatuur hoger CO 2 bij paprika: betere zetting hogere productie 3 Blad fotosynthese (µmol CO2 m -2 s -1 ) 1 ppm 2 1 35 ppm 1 2 3 4 Temperatuur ( o C) blad + stengel (g droge stof / plant) 15 1 5 38 ppm 58 ppm 78 ppm 5 15 25 Tijd (weken) Vruchten (g drogestof /plant) 3 2 1 38 ppm 58 ppm 78 ppm 5 15 25 Tijd (weken) Uit Dieleman et al. CO 2 gesloten kas 18 Berekening groeimodel (lijnen) en gemeten tomatenopbrengst CO2 concentratie (ppm) 15 12 9 6 3 1 2 3 4 5 Open kas Gesloten kas Opbrenst tomaat (kg m -2 ) 6 5 4 3 2 1 Gesloten Open Tijd na planten (weken) 3 6 9 12 15 18 21 24 27 Dagnummer Meting en modelberekening: 16% hogere opbrengst door hoger CO 2 Themato Themato De CO 2 concentratie is een balans De CO 2 concentratie is een balans Ventilatieverlies 4 kg/(m² jaar) CO 2 opname verademing 5 kg/(m² jaar) 1 kg/(m² jaar) CO 2 dosering 45 kg/(m² jaar) 5 kg/(m² jaar) 2
2/14/29 De balans verschuift door het ventilatieverlies CO2%Optimizer Buitenconditie: 36 ppm, 5 W /m 2 136 kg/ha/uur Doel: Zo efficiënt mogelijke inzet CO2%bronnen 126 kg/ha/uur Rekening houden met: 445 ppm 79 ppm 44 kg/ha/uur 54 kg/ha/uur Berekent continu extra kosten en extra opbrengsten van CO2 dosering (rookgas, OCAP, vloeibaar) optimale instelling voor CO2 regeling in klimaatcomputer Ontwikkeld door WUR Glastuinbouw en Hortimax 18 kg/ha/uur Ventilatievoud =4 Ventilatievoud =19 klimaatomstandigheden binnen/ buiten de kas buffercapaciteit en gas%/ocap contracten weersverwachting www.glastuinbouw.wur.nl/nl/diensten/optimaalco2 Er zijn rekenprogramma s voor optimalisatie CO2 Gebruik van temperatuur in de gewassturing Welke processen beïnvloedt temperatuur? relatie met andere factoren rasverschillen DIF, DROP, temperatuurintegratie Specifieke effecten op gewasdelen Sturen van de assimilatenbalans met temperatuur 2 1 µmol/m²/s 5 µmol/m²/s 1 25 µmol/m²/s 1 µmol/m²/s 15 2 25 3 35-1 Temperatuur ( C) Lagere temperatuur: compacte planten en langere teeltduur Bruto% en netto fotosynthese CO2)flux (g CO2 m)2 d)1) 3-2 -1 Fotosynthese (µmol CO2 m s ) Temperatuureffect op fotosynthese: beperkt (Kalanchoe blossfeldiana) 1 Bruto Lichtniveau: 2 -mol.m)².s)1 8 Netto 6 4 Ademhaling 2 5 15 25 35 Temperatuur Temperature (oc) Ademhaling neemt sterk toe met temperatuur oc: 18 21 23 26 3
2/14/29 Niet alle rassen reageren hetzelfde op temperatuur Temperatuurseffect op ontwikkeling en strekking Bladafsplitsing Lengte bloemtakken Afrijpingssnelheid 16 C 2 C Biaritz Chrysant 16 C 2 C Dublin Taklengte 35 3 25 2 15 1 5 1 2 3 4 5 6 17 C 21 C 25 C Seizoensafhankelijke rassenkeuze?! Tijd na knopuitloop Invloed van temperatuurpatroon Temperatuur regime; DIF = Temp dag Temp nacht Bron: Theo Blom, Canada Bron: Frank Maas DIF DROP Temperatuurintegratie + DIF - DIF +DIF DIF Positieve DIF, meer strekking Plantlengte wordt bepaald door: Aantal internodia (afsplitsingssnelheid neemt toe met temperatuur) (snelle bloei inductie geeft ook minder internodia) Lengte van de internodia Knoop Knoop Knoop Stengel Blad Internodiumlengte (mm) 25 2 15 1 5 DIF invloed op internodiumlengte chrysant DT: 16 ºC; 2 ºC; 24 ºC; 28ºC 3-16 -12-8 -4 4 8 12 16 Voorbeeld DIF=; 4 combinaties D/N: 16/16, 2/2, 24/24 28/28 DIF ( C) DIFference (verschil) tussen dag en nachttemperatuur + DIF Internodium lengte; DIF Internodium lengte; gelijke DIF gelijke internode lengte 4
2/14/29 In ochtend meest gevoelig voor temperatuurverlaging Klimaatkamerproef: gedurende 4 uur temperatuurverlaging (2.5 C) Sturen op planttemperatuur 6 Lengte (cm) 5 4 3 2 Is goed mogelijk Kop reageert bij uitstraling sneller dan meetbox Namiddag vochtsparen: let op de planttemperatuur Energiebesparing mogelijk 1 8:3 12:3 12: 16: 15:3 19:3 2:3 :3 Koptemperatuur belangrijkst????? Gewastemperatuur Groeipunt (kop) bepaalt ontwikkeling (bladafsplitsing, aanleg nieuwe bloemtrossen) Vruchten bepaalt uitgroeiduur, vruchtgrootte Wortels kan worteldruk beïnvloeden kan soms beetje compenseren voor lage luchttemperatuur moet niet te sterk afwijken van luchttemperatuur jong gewas: snelle beworteling onderzoek potplanten 198 199: er zijn gewasverschillen Assimilatenverdeling tussen plantendelen Neemt toe naar dat deel van plant dat warmer is Temperatuur versnelt groei komkommervrucht. Hogere vruchttemperatuur hogere trekkracht aan assimilaten Groeisnelheid (g d -1 ) 3 2 1 3 C 25 C 2 C 17.5 1 2 3 4 Temperatuursom vanaf bloei ( C d) Worteltemperatuur bij roos (jonge planten) Temperatuurintegratie Aantal grondscheuten Snellere scheutuitloop en vorming grondscheuten bij hogere worteltemperatuur <26 o C 12 o C 11 o C Tijd (dagen) Bovengronds drooggewicht (g) Luchttemperatuur was 2 o C Tijd (dagen) Gewas reageert op lange termijn gemiddelde temperatuur, en niet zozeer op preciese regime Kan alleen als reactie op temperatuur linear verloopt Dit geeft energiebesparingsmogelijkheden (dag -1 ) Ontwikkelingssnelheid (per dag).25.2.15.1.5. 5 15 25 35 ( o C) Temperatuur ( o C) 5
2/14/29 Temperatuurintegratie paprika Balans assimilatenaanmaak en verbruik (vraag) Drooggewicht vruchten (g/plant) 3 2 1 5 1 15 2 25 3 optimaal standaard Fotosynthese Assimilaten Ademhaling Groei Tijd (weken) Optimaal: zelfde gemiddelde temp.; fluctuatie 16 3 o C overdag minder ventileren hoger CO 2 2.5 m 3 gas bespaard; zelfde vruchtzetting en productie Licht, CO2, temperatuur, RV Temperatuur, Sinks Conclusies: Effect van temperatuur Gering effect op fotosynthese (assimilatenaanmaak) Groot effect op assimilatenverbruik balans Toename van ademhaling snellere blad en bloemafsplitsing snellere groei vruchten, bloemen, bloemtakken of bladeren kleinere vruchten, bloemen, bloemtakken, bladeren Conclusies (2) Gemiddelde temperatuur meestal belangrijkst, behalve bij jonge planten (DIF en DROP effecten) Als het om het lange termijngemiddelde gaat kan er energie bespaard worden Optimale temperatuur neemt toe met licht en CO 2 Planttemperatuur belangrijker dan kastemperatuur Gesloten kas: Verhouding lucht plant temperatuur anders Temperatuurgradiënt anders Energiebesparing: het nieuwe telen Energiebalans kas tomatenteelt (referentie) Energiebalans kas Temperatuurintegratie (binnen etmaal, meerdaags) Vochtregeling, minimumbuis Gebruik van schermen Tips/conclusies Bron: Dueck et al. 6
2/14/29 Energiebalans kas tomatenteelt (temp. setpoint 2 o C omlaag) Energiebalans belichte teelt Zwaar belichte teelten met WKK: Vrijwel continu warmte overschot Nauwelijks energie te besparen door temperatuur of vochtregeling Als warmte op is, durf dan temperatuur te laten zakken! Bron: Dueck et al. Regeling kastemperatuur Temperatuurintegratie en compensatie Belangrijkste factor voor het energiegebruik (onbelichte teelt 75 9%) Energiegebruik afhankelijk van: Temperatuursetpoint Temperatuurintegratie Isolatie kas (isolatiewaarde kasdek/gevels, raamopening, scherm) Buitentemperatuur, wind, uitstraling Gewas reageert in veel gevallen op lange termijn gemiddelde temperatuur, en niet zozeer op preciese regime Gebruikmaken van de speelruimte voor temperatuur die de plant ons biedt: Via programma klimaatcomputer Handmatig Temperatuurintegratie en compensatie Resultaten energiebesparing freesia Binnen een etmaal Zon de kas overdag op laten warmen (gratis) en s nachts minder stoken overdag minder stoken en juist s nachts bij gesloten scherm meer stoken Meerdaagse integratie Scherm: Afhankelijk behandeling 775 tot 81 uur geschermd Energiebesparing bij gesloten scherm ca. 45% Gasverbruik in totale periode bij standaard 9,3 m 3, met scherm 7,5 m 3, besparing 1,8 m 3 (zo n 2%) Circa 35% minder vaak hoge pieken in gasverbruik Op dagen met veel wind of weinig zon lagere kastemperatuur accepteren ; later inhalen (niet altijd nodig!) ; rekening houden met buitentemperatuur heeft geen zin TI + scherm: Energiebesparing 45 tot 53%: = 4 tot bijna 5 m 3! Bron: J. Janse 7
2/14/29 Productie en kwaliteit freesia Schermen: Gelijke productie en kwaliteit Schermen +TI: Gelijk takaantal, taklengte en vroegheid, 8% hoger takgewicht (hoger CO 2 ) Schermen + TI, extra 6% minder takken, wel zwaardere takken (CO 2 +85ppm) Gelijke taklengte en vroegheid Eenmalig iets pokken Luchtvochtigheid Regeling kost 1 25% van het energiegebruik in kas Hogere RV toestaan: Verlaagd energiegebruik (3 12%) Nauwelijks effect op productie Risico op schimmelziekten Bron: J. Janse Energie efficiente schermregeling maximaal 4% opening Kleine stappen (.3%) en wachttijd 3 6% extra besparing vergeleken met proportionele of open/gesloten regeling Geen effect op productie en kwaliteit Schermen tomaat Later openen (bij 5 W/m 2 in plaats van 5 W/m 2 straling): Geen effect op gewasgroei en productie 3.5% extra energiebesparing Tweede scherm met hoge isolatiewaarde Buitenluchtaanzuiging tijdens schermen Conclusies Buitenlucht aanzuigen, langs warmtewisselaar Voorkomen van te hoge RV onder scherm Langer schermen, Geen schermkier nodig Minder Botrytis Energiebesparing van ca. 25% (tomaat) tot 5% (freesia, sla) is mogelijk zonder grote investering Al gerealiseerd door enkele telers Kenmerkend daarbij: Lage setpoints voor verwarming Hoge setpoints voor ventilatie Hoge relatieve luchtvochtigheid Veel uren schermgebruik Vloeiende overgangen in kasklimaatregeling 8
2/14/29 Energiebesparing tomaat: de cijfers op een rij Referentie: 4 m 3 a.e. per m 2 per jaar Later planten, kortere teelt: 2,5 m 3 Schermregeling (enkel): 1 m 3 Dubbel scherm: 3,7 m 3 Temperatuurregeling: 3,2 m 3 Vochtregeling: 2,5 m 3 Bevochtiging: efficiëntere warmte afvoer > hoger CO 2 Luchtcirculatie: voorkomen lokaal vocht Totale besparing 13 m 3 Warmtewisselaars+WP+aquifer: vervangen 11 m 3 gas door zonne energie Totaal: 16 m3 a.e. per m 2 per jaar nodig Praktijkproef het nieuwe telen (Wageningen UR Glastuinbouw en Improvement Centre, Bleiswijk) Doelstelling: 6 kg tomaten met 2 m 3 gas 8 kg komkommers met 25 m 3 gas Bron: Poot e.a. Tips/Conclusies Meer met buitenomstandigheden meebewegen Maak gebruik van flexibiliteit gewas: Temperatuurintegratie Geen minimumbuis Meer schermuren en twee energieschermen Vochtiger telen (maar voorkom condensatie) Later planten (met grotere planten) Bedankt voor uw aandacht Wageningen UR Met dank aan financiers onderzoek: 9