Voor telers die vooruit kijken

Homogener kasklimaat vergt andere kijk op installaties en sturing

Grootste temperatuurverschillen in sterk geïsoleerde kassen
620 0
Homogener kasklimaat vergt andere kijk op installaties en sturing

Je zou denken dat het klimaat in moderne, goed geïsoleerde kassen een stuk homogener is dan in vroeger tijden. Niets is minder waar, stelt Bas Knoll van TNO. In een meerjarig project inventariseert hij oorzaken en remedies en werkt hij aan een klimaatmodel dat telers en systeemontwikkelaars meer houvast moet bieden.

Kassen hebben per definitie een heterogeen klimaat, zowel horizontaal als verticaal. Dat geldt tevens voor moderne, goed geïsoleerde kassen. “De temperatuurverschillen nemen toe naarmate er intensiever wordt gestookt en kunnen horizontaal oplopen tot meer dan 5ºC”, zegt klimaatonderzoeker Bas Knoll. “Als gevolg daarvan kan ook de RV van plaats tot plaats tot wel 15% verschillen. Dat heeft natuurlijk gevolgen voor het stookgedrag. Juist in sterk geïsoleerde, grote kassen zijn de verschillen het grootste.”

Scherp aan de wind zeilen

Om de interne verschillen te verkleinen zouden telers heel plaatselijk moeten bijsturen. Dat gebeurt nog nauwelijks. Enerzijds omdat installaties zoals luchtramen en verwarmingsgroepen daar onvoldoende op zijn ingericht, anderzijds het gros van de bedrijven te weinig meetpunten heeft om de klimaatverschillen scherp in beeld te krijgen en te volgen.
“Daar moet het op termijn wel naar toe en de meeste telers onderkennen dat ook”, aldus Knoll. “Daar komt bij dat Het Nieuwe Telen sterk in opkomst is. Daarin kun je scherper aan de wind zeilen, dus meer uit het gewas halen en tegelijkertijd energie besparen. Voorwaarde is dat je maximaal grip hebt op het klimaat. Dat kan alleen als de verschillen in temperatuur en RV binnen een kas of afdeling klein blijven.”

Monitoren en modelleren

Initiatieven om de homogenisering van het kasklimaat naar een hoger niveau te tillen hebben tot enige vooruitgang geleid, maar het beeld op wat wel en wat niet werkt is verre van scherp. Voor Kas als Energiebron was dit aanleiding om TNO een kritische evaluatie te laten maken en een simulatiemodel te ontwikkelen dat telers en toeleveranciers meer grip geeft op de klimaatbeheersing en de daarbij betrokken systemen.
Onderzoeker Knoll: “Er doen veel hele en halve waarheden de ronde en iedereen worstelt met de vraag wat we er mee kunnen. Om duidelijkheid te scheppen moesten we over een ruime periode in de praktijk monitoren wanneer en in welke mate klimaatverschillen optreden, verbanden zoeken en invloedsfactoren benoemen. Omdat het voor telers heel lastig is om op elk moment het samenspel van factoren te doorzien, was er ook dringend behoefte aan een simulatiemodel dat wel het gewenste inzicht en begrip biedt. Bovendien moest er een overzicht komen van beschikbare en nog te ontwikkelen remedies om de belangrijkste knelpunten op te lossen.”
Deze stappen zijn nu gezet, blijkt uit het rapport ‘Homogener klimaat in kassen’ dat TNO onlangs uitgebracht. De laatste, nog te zetten stap bestaat uit het verifiëren en aanscherpen van het simulatiemodel, als onderdeel van een ontwerpmodel dat de afkorting SIOM (Systeem Integratie en Optimalisatie Model) heeft gekregen. De voorbereidingen zijn in volle gang.

Oorzaak temperatuurverschillen

Aan de toegenomen horizontale temperatuurverschillen liggen diverse oorzaken ten grondslag. Op de eerste plaats zijn verwarmingsinstallaties voor goed geïsoleerde kassen vaak krapper gedimensioneerd dus trager, is er sprake van hogere temperatuurgradiënten bij delen van laagwaardige verwarmingsnetten en blijft de gevelverwarming bij renovaties van kassen vaak ongewijzigd.
Op de tweede plaats komen wind en luchtramen (zie figuur 1). Wind die over een kas met (deels) geopende luchtramen waait, resulteert door plaatselijke over- en onderdruk altijd in een ongelijke natuurlijke ventilatie. Het verst van de loefzijde komt er relatief veel koude buitenlucht de kas binnen (zie toevoer), terwijl er nabij de lijzijde relatief veel warme kaslucht wordt afgevoerd (zie afvoer). Bovendien wordt er niet of nauwelijks rekening gehouden met de temperatuurgradiënt van het dek.
Een eveneens onderschat punt is volgens Knoll de nauwkeurigheid van wind- en windrichtingsmeters. Niet zelden staan de meters te laag, waardoor de waarneming wordt beïnvloed door nabijgelegen objecten, zoals hoge bedrijfsruimtes of schoorstenen. “En een onnauwkeurige meting leidt tot onnauwkeurige aansturing van de luchtramen”, zegt de onderzoeker ten overvloede.

Kouval

Op de derde plaats doen schermen en het gebruik daarvan eveneens een duit in het zakje. Berucht is de koudeval die optreedt bij het trekken van een kier, maar ook bij een volledig gesloten scherm treedt er via kleine kieren plaatselijk vaak een structurele kouval op, die de motor vormt achter interne luchtstroming en temperatuurgradiënten. “Daarnaast ontstaat er vaak onbalans omdat horizontale schermen dynamisch werken, terwijl het gevelscherm permanent isoleert”, vult Knoll aan.
De lijst met mogelijke oorzaken is moeiteloos uit te breiden met andere, vaak gewas- of bedrijfsspecifieke factoren. Voorbeelden zijn groeilichtinstallaties, die vaak per groep worden in- en uitgeschakeld, variaties in gewassen, beperkingen van kassen en (andere) installaties, ontwerpfouten enzovoort. Bovendien kan het omschakelen op nieuwe teeltstrategieën en het installeren van nieuwe installaties de wankele klimaatbalans in de kas verstoren.

Remedies

Om klimaatverschillen binnen kassen of afdelingen effectief te kunnen verkleinen, zijn twee dingen noodzakelijk, betoogt de TNO’er. Allereerst zijn dat meer meetpunten om die verschillen überhaupt te kunnen waarnemen. “Ik ken een gerberateler die intensief met sensoren aan de slag is gegaan, maar verder niets heeft geïnvesteerd”, vervolgt Knoll. “Door de interne klimaatverschillen beter te volgen en die met beperkte middelen toch zoveel mogelijk op te heffen, zegt hij jaarlijks tienduizenden euro’s te besparen.”
De onderzoeker wijst ook op de wenselijkheid om niet per kas of afdeling, maar fijnmaziger bij te sturen. “Denk bijvoorbeeld aan het variëren van raamstanden in kleinere secties en aan het gerichter inzetten van interne luchtcirculatie”, oppert hij.

Simulatiemodel

Er zijn dus heel wat aspecten en mogelijke interacties die we moeten doorgronden. Die komen samen in een nieuw simulatiemodel dat helpt om de juiste combinaties te vinden. Wanneer zo’n klimaatmodel er eenmaal is én betrouwbaar is gebleken, biedt dat volgens de onderzoeker meerdere voordelen: “Je kunt het benutten om verbeteringen en innovaties te ontwikkelen, om benodigde systemen te optimaliseren in termen van capaciteit, lay-out en energie-efficiëntie. Je kunt ook de output van het model gebruiken als input voor verbeterde controle en aansturing van het klimaat.”
Dit klimaatmodel wordt onderdeel van het ontwerpplatform SIOM. Dat is nadrukkelijk niet bedoeld om op elk terrein het wiel opnieuw uit te vinden, maar om de veelheid aan al bestaande reken- en ontwerpmodellen van verschillende partijen onder één paraplu te brengen en als platform te dienen voor de integratie daarvan. Daarbij wordt gebruik gemaakt van nieuwe informatiestructuren en beslissingsondersteunende technologieën.
“Het klimaatmodel is nu alleen nog voor onderzoek gebruikt. Het is in verschillende vormen en cases getest en het enthousiasme groeit gestaag”, aldus Knoll. “De volgende stap is dat we externe partijen bij meer praktische exercities gaan betrekken. Het is nog wel steeds ‘work in progress’. Om te zien wat het model echt waard is, zoeken we nu samenwerking met ontwerpers van kassen en kasinstallaties die voorop willen lopen.”

Samenvatting

In een meerjarig project zijn de oorzaken en mogelijke oplossingen van klimaatverschillen in kassen geïnventariseerd. De uitkomsten zijn meegenomen in de ontwikkeling van een ontwerpplatform, waarin veel bestaande ontwerp- en rekenmodellen worden geïntegreerd. Dit moet zowel telers als bouwers van kassen en installaties meer houvast bieden bij het realiseren van een homogener klimaat.

Tekst en beeld: Jan van Staalduinen

Geef commentaar

Uw e-mail adres wordt niet gepubliceerd