Naar een duurzame kas met ‘Energy Balancing’-schermen en dampwarmtepomp (EXE-kas)

Het energieverbruik van een niet-belichte teelt van vruchtgroenten schommelt rond 400-500 kWh/m²/jaar en maakt gemiddeld zo’n 20 à 25 % uit van de totale teeltkost. Energie is dus een belangrijke kostenpost en telers leveren dan ook grote inspanningen om de energiekost te drukken. Het gebruik van schermen en de inzet van WKK zijn hierbij reeds ingeburgerde technieken. In dit project wensen we enkele hoofdcomponenten te ontwikkelen van een totaalconcept voor een economisch rendabele kas met hoge energiebesparing (acroniem “EXEkas” of EXergie-Efficiënte kas).

Energieverliezen kunnen worden beperkt door enerzijds een betere isolatie van de serre en anderzijds een energie-efficiënte ontvochtiging.

Het eerste item wordt gerealiseerd door middel van ‘Energy Balancing’(EB)-schermen. Deze schermen beperken het warmteverlies waardoor een vrijwel sluitende energiebalans van de kas wordt bekomen. Tijdens de dag wordt geschermd met een PVDF-scherm met hoge lichttransmissie en een AC-folie. Deze schermen worden ingezet in functie van lichtinstraling, buitencondities en het gewenste binnenklimaat om te komen tot een (bijna) neutrale energiebalans gecombineerd met optimale groeicondities. Tijdens de nacht wordt in dit project nog geen EB-scherm ingezet. Er zal gebruik gemaakt worden van bestaande schermtechnologie, die vandaag de dag reeds in de praktijk wordt toegepast.

Maar liefst 25% van totale warmtevraag bij tomaat is in klassieke kassystemen gerelateerd aan ontvochtigen via ventilatie (Campen et al., 2003). In dit project wordt daarom gekozen om de vochtige serrelucht te behandelen in een dampwarmtepomp. De dampwarmtepomp zet de overmaat aan vocht in de kaslucht terug om in voelbare warmte. De dampwarmtepomp wordt ingezet tijdens periodes dat er geen energieoverschot via instraling is in de kas. Dit proces gebeurt met een hoge Coefficient of Performance (COP = 7 à 10). De dampwarmtepomp bestaat uit twee componenten: een warmtemassawisselaar en een mechanische dampcompressie-eenheid. Het basisprincipe van deze warmtemassawisselaar werd recent succesvol ontwikkeld door ILVO en UGent in het kader van een lopend gezamenlijk doctoraatsonderzoek en resulteerde in een octrooiaanvraag.

Gedurende het eerste jaar van het project worden deze concepten verder ontwikkeld en geproduceerd. In 2016 worden de nieuwe technologieën getest in een tomatenteelt op Proefstation voor de Groenteteelt.

Een serre uitgerust met EB-schermen en een dampwarmtepomp voor ontvochtiging resulteert in een belangrijke energiebesparing. Door doordachte integratie van verschillende technieken en hun onderlinge afstemming, kan een verregaande energiebesparing worden gerealiseerd in vergelijking met methodes waarbij een techniek als add-on op een bestaande kas wordt geïnstalleerd. Volgens een combinatie van gegevens uit het kassimulatiemodel van ILVO (tomatenteelt) en de literatuur heeft een kas, die is uitgerust met EB-dagschermen en een dampwarmtepomp, een netto primair energieverbruik van slechts 42% ten opzichte van die van een referentiekas.

We verwachten dat de glastuinbouw door dit project, gecombineerd met de resultaten van lopende projecten in Nederland rond EB-nachtschermen, de aanzet krijgt tot het besparen van een grootteorde (factor 10) aan primaire energie. Dit is vergelijkbaar met de verhouding tussen prestaties van de passieve woningbouw (15kWh/m²/j) en deze van een gemiddelde Vlaamse woning (200kWh/m²/j) (passiefhuisplatform.be). Bovendien is de ingeschatte kostprijs van de technieken per m² vergelijkbaar met de kostprijs van een WKK waardoor de voorgestelde EXE-kas een gunstig economische perspectief heeft. Samengevat hopen we dat de ontwikkeling van de EXE-kas het begin is van een energie-neutrale glastuinbouw.