Groenere kassen beloven energie-efficiëntere kweekkracht
Het kweken van fruit en groenten in kassen kan binnenkort milieuvriendelijker worden dankzij door de EU gefinancierd onderzoek.
16 juli 2024, door Bárbara Pinho
In de provincie Almería in het zuidoosten van Spanje telen boeren jaarlijks naar schatting 2,5 tot 3,5 miljoen ton fruit en groenten in wat bekend is geworden als de "zee van kassen" van Almería. In deze regio strekken de kassen zich zo ver het oog reikt uit, over een gebied van meer dan 40.000 hectare (400 vierkante kilometer).
Het is deels dankzij deze productie dat consumenten in heel Europa het hele jaar door kunnen genieten van producten zoals komkommers, tomaten en meloenen. Maar er is een addertje onder het gras: deze kassen zijn niet altijd erg duurzaam in termen van energie- of watergebruik.
Serena Danesi is onderzoekster aan het Instituut voor Energiesystemen en Fluid Engineering (IEFE) in Zürich, Zwitserland. Ze is gespecialiseerd in thermische techniek en warmteterugwinning en leidt sinds vier jaar het TheGreefa-project, dat financiering van de EU ontving om een nieuw, energie-efficiënter en milieuvriendelijker systeem te ontwikkelen voor de beheersing van zowel temperatuur als vochtigheid in kassen.
Als Europa haar klimaatdoelen wil bereiken en de norm wil stellen voor duurzame voedselproductie - een doel dat is vastgelegd in de "Van boer tot bord"-strategie van de EU die in 2020 werd aangenomen - dan zal het verbeteren van de duurzaamheid van de kassenteelt een belangrijke zorg zijn.
"Als we het hele jaar door komkommers, tomaten en watermeloenen willen eten, moeten we ons ervan bewust zijn dat hun teelt veel energie en water verbruikt", zei Danesi.
Klimaatbeheersing
Veranderingen in de klimaatomstandigheden en de behoefte aan meer controle over de groeiomgeving van gewassen hebben geleid tot een snelle uitbreiding van de commerciële kassenteelt in heel Europa.
In 2018 werd geschat dat Europa ongeveer 210.000 hectare (2.100 vierkante kilometer) kassen had, met bijzonder hoge concentraties in Spanje (70.000 ha), Italië (42.800 ha), Frankrijk, Nederland en in Centraal- en Oost-Europa.
De energiebehoeften van kassen verschillen echter afhankelijk van hun locatie. TheGreefa brengt onderzoekers uit Italië, Frankrijk, Duitsland, Spanje, Zwitserland, Polen en Tunesië samen om te onderzoeken hoe hun voorgestelde systeem presteert in verschillende klimaatzones.
"Kassen in Midden-Europa hebben warmte nodig omdat het daar koud is. Aan de andere kant hebben ze in Spanje koeling nodig in de zomer", zei Danesi. "Dus er zijn verschillende problemen voor verschillende delen van Europa."
Naast temperatuur is vochtigheidsbeheersing ook een probleem. Terwijl water uit planten verdampt in een proces dat bekend staat als "transpiratie", stijgen de vochtigheidsniveaus en kunnen ze gevaarlijk hoog worden. Hoge vochtigheid kan schimmelziekten veroorzaken, die zich gemakkelijk kunnen verspreiden en een gewas kunnen vernietigen. Bovendien, als de vochtigheid te hoog is, zal de plant niet normaal kunnen transpireren en sterven.
Warmte uit vochtigheid
De ingenieuze oplossing die door de onderzoekers van TheGreefa wordt voorgesteld, stelt kassenhouders in staat om het vocht dat van nature door de planten wordt afgegeven te gebruiken om warmte te genereren. Het maakt ook mogelijk om zuiver water terug te winnen uit het overtollige vocht, waardoor zowel water als energie wordt bespaard.
Een zoutoplossing absorbeert het verhoogde vocht in de kas en geeft warmte af in het proces door een thermochemische reactie.
"We kunnen de lucht ontvochtigen en tegelijkertijd warmte creëren", zei Danesi.
Een bijkomend voordeel is dat dit absorptieproces de noodzaak van ventilatie wegneemt, waardoor de hoeveelheid warmte die verloren gaat wanneer ramen moeten worden geopend om overtollig vocht kwijt te raken, drastisch wordt verminderd.
Zodra de zoutoplossing zoveel mogelijk water heeft geabsorbeerd, kan deze worden geregenereerd met behulp van laagwaardige warmte die wordt geproduceerd door overtollige zonne-energie. Dit scheidt het zout en het water, waardoor de zoutoplossing klaar is om te worden opgeslagen en hergebruikt wanneer dat nodig is.
Het uitdrogende effect dat door de zoutoplossing wordt gecreëerd, kan ook worden gebruikt voor het drogen van verse producten zoals kruiden en fruit om hun houdbaarheid te verlengen. Omdat het bij lage temperaturen werkt, blijven kwaliteiten zoals geur en smaak intact.
De technologie is getest in kassen in Zwitserland en Tunesië. In Zwitserland lag de focus op verwarming en seizoensopslag, terwijl in de zuidelijke landen de focus lag op energie-efficiëntie en waterterugwinning.
"We evalueren nu de resultaten en we hebben enige energiebesparing gezien", zei Danesi. "In de Zwitserse kas verminderde ons systeem de thermische energiebehoeften met 50%."
Hoewel veelbelovend, is de brede toepassing van deze technologie in commerciële kassen nog ver weg. Pilotproeven zullen voorlopig doorgaan in kleinschalige omgevingen voordat ze op grotere schaal worden toegepast.
Landbouw wordt zonne-energie
Een andere manier waarop kassen duurzamer kunnen worden, zou zijn om te profiteren van het feit dat deze structuren grote gebieden beslaan die door de zon worden beschenen. Dit plaatst kassen in een unieke positie om zonlicht te gebruiken om schone elektriciteit te genereren.
Een uitdaging is echter dat zonnepanelen meestal ondoorzichtig zijn, dus ze kunnen niet boven gewassen worden geplaatst, anders groeien deze niet. Dit was de uitdaging die elektrotechnisch ingenieur Nick Kanopoulos besloot aan te pakken in een driejarig door de EU gefinancierd project genaamd PanePowerSW, dat eindigde in 2021.
Nick Kanopoulos is CEO van het startende bedrijf Brite Solar, gevestigd in Thessaloniki, Griekenland, dat gespecialiseerd is in zonne-energie van de volgende generatie.
"We wilden een zonnepaneel bouwen dat geschikt is voor de landbouw, zodat we op hetzelfde land zowel gewassen als energie kunnen produceren zonder dat het een het ander belemmert", zei hij.
Kanopoulos en zijn team ontwikkelden een zonnepaneel bedekt met nanomaterialen die lichtdeeltjes absorberen in het UV-bereik van zonlicht, die noch voor fotovoltaïsche panelen noch voor de groei van planten nuttig zijn. Vervolgens zendt het deze opnieuw uit in het rode en blauwe bereik van het zichtbare spectrum, die voor beide nuttig zijn.
Zichtbaar licht kan dus door de panelen gaan en tegelijkertijd zowel de elektriciteitsproductie als de fotosynthese verhogen, waardoor de technologie ideaal is voor gebruik in kassen.
Voordelen van schone energie
Het team testte de panelen in kassen in Griekenland, Spanje, de VS en Singapore, en in open veldteelt in Duitsland, Frankrijk, Nederland en Roemenië. Tests werden uitgevoerd op verschillende gewassen, waaronder tomaten, blauwe bessen, sierbloemen en perenbomen. Hun resultaten toonden aan dat boeren hun koolstofdioxidevoetafdruk aanzienlijk kunnen verminderen door schone energie te genereren terwijl ze gewassen telen.
Naast dat boeren hun eigen energie kunnen produceren, biedt de innovatieve kasstructuur verdere voordelen. Het verzamelt regenwater voor gebruik op de gewassen en biedt bescherming tegen slecht weer. Het vermindert ook de verdamping van water, wat resulteert in een aanzienlijke daling – ongeveer 20-40% – van het water dat nodig is voor irrigatie.
Het team van Kanopoulos breidt zich nu uit en bouwt een fabriek in Griekenland om de productie van zonneglas te automatiseren en te versnellen. Hij zei dat het bedrijf met deze fabriek in staat zal zijn om de toepassing van nano-coating te combineren met de assemblage van zonnepanelen, allemaal in één productielijn.
Dit zal hen helpen om meer klanten te bereiken, zowel kleine als grote boeren, in een poging om de landbouwsector duurzamer te maken.
"We denken dat het wijdverbreide gebruik van deze technologie de landbouw in hoge mate zal decarboniseren en zal bijdragen aan duurzame voedselproductie", zei Kanopoulos.
https://projects.research-and-...
Onderzoek in dit artikel is gefinancierd door het Horizon-programma van de EU. De meningen van de geïnterviewden weerspiegelen niet noodzakelijkerwijs die van de Europese Commissie. Als je dit artikel leuk vond, overweeg dan om het te delen op sociale media.
