Frankrijk : kassenproject SERRES+ wil afhankelijkheid van fossiele brandstof verminderen
Met het project SERRES+ probeert de Franse tuinbouwsector in West-Frankrijk de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen. Negen onderzoeksteams werken aan dit project, dat begon in 2020 en eind 2024 te einde loopt. Zij doen dat onder leiding van kennis en innovatiecluster Vegepolys Valley, dat financieel wordt ondersteund door de Franse regio's Pays de la Loire en Bretagne. Wetenschappelijke coördinatie is in handen van de Franse wetenschappelijke instelling Institut Agro Rennes-Angers. Men richt zich vooral op energie, ventilatie en architectuur.
Franse kassen zonder fossiele brandstoffen?
Het voordeel van gewassen die in verwarmde kassen worden geteeld, is dat ze weinig water en gewasbeschermingsmiddelen verbruiken, maar men heeft nog te kampen met de hoge energiebehoefte. Het SERRES+ project heeft tot doel de afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verminderen.
Negen onderzoeksteams werken samen met Franse teststations: het CTIFL-centrum in Carquefou, Arelpal (Loire-Atlantique), Caté (Finistère) en de telerscoöperaties Savéol en Maraîchers d'Armor in Bretagne, evenals producenten in de Loirevallei.
Waar richt het project SERRES+ zich op?
Het SERRES+ project heeft tot doel om bovengrondse productiekassen te ontwerpen en te modelleren die gebruik maken van de technologieën die ook gebruikt worden in energie-neutrale gebouwen of gebouwen met positieve energie.
Multidisciplinaire wetenschappers zijn op zoek naar de optimale combinaties om een plantaardige productie van hoge kwaliteit te garanderen zonder fossiele inputs. Zij nemen als uitgangspunt de behoeften van planten èn de verwachtingen van de Franse glastuinbouwers.
Er worden drie belangrijke werkgebieden verkend:
- voldoen aan de energiebehoeften zonder fossiele brandstoffen (elektriciteit en verwarming),
- het optimaliseren van het luchtbeheer (ventilatie),
- en het voorstellen van een nieuw ontwerp voor de architectuur van de kassen.
Een kas vangt twee keer zoveel thermische energie op als hij nodig heeft, zo leest men in de projectbeschrijving. Hoe kan dit overschot aan energie worden geoptimaliseerd, rekening houdend met het feit dat de energievoorziening dagelijks en seizoensgebonden varieert? Om ervoor te zorgen dat energie niet langer de op één na duurste kostenpost is na arbeid, zou een nieuwe benadering kunnen bestaan uit het volledig heroverwegen van kassen, hun architectuur, hun werking en de gebruikte materialen.
Tijdens de SIVAL in Angers gaf project ingenieur Henry Freulon van Végépolys Valley aan: “Onze aanpak was om vanaf nul te beginnen. We zijn begonnen met te proberen om aan de behoeften van planten te voldoen, waarbij we een modelbenadering gebruikten om verschillende combinaties van oplossingen te testen.”
Benodigde energieopslag in de tomatenteelt
CTIFL, het Franse centrum voor toegepast onderzoek in de groente- en fruitsector (van productie tot distributie) stelde een bestek op voor de bovengrondse teelt van tomaten. Er moet ook rekening worden gehouden met de productiebeperkingen in verband met de teelt en de bewerking van de plant, de productieapparatuur, de gezondheidscontroles en de regelgeving, met name op milieugebied. Wat de elektriciteitsbehoefte betreft, kan de jaarlijks benodigde energie in theorie worden geleverd door fotovoltaïsche panelen (200 kWh/m² panelen) of windturbines (275 kWh/m² windturbines). Maar het is moeilijk om de energiebehoefte in de winter en de beschikbaarheid van energie in de zomer in balans te krijgen.
De bij het project betrokken partners inventariseerden de technische oplossingen voor verwarming, koeling, bevochtiging/ontvochtiging, ventilatie, het opvangen, omzetten en opslaan van energie. Na een gezamenlijke brainstormsessie werden sommige oplossingen behouden en andere geschrapt.
Van welke opties ziet men af?
- Ondoorzichtige kassen met LED-verlichting werden afgewezen vanwege hun buitensporige energieverbruik.
- Koeling door verdamping van water (PAD-koeling, verneveling) werd ook terzijde geschoven om waterbronnen te sparen.
- Hetzelfde geldt voor warmteopslag in de schermen, omdat het volume te klein was om interessant te zijn.
Welke opties vindt men wèl interessant?
Oplossingen die wel behouden zijn:
- Ventilatie met luchtrecirculatie en een luchtbehandelingskast voor airconditioning;
- Energieopvang met zonnepanelen (fotovoltaïsch, fotovoltaïsch thermisch of alleen thermisch);
- Gecentraliseerde warmteopslag met behulp van materialen met faseverandering of thermocline-opslag;
- En elektriciteitsopslag met behulp van batterijen.
Ventilatie van de kassen
Kasventilatie was een tweede focus van het SERRES+ project. “Op basis van gegevens van het CTIFL wilden we de temperatuur, vochtigheid en CO2-concentratie op plantniveau regelen tegen lagere kosten in termen van energie en vloeistoffen”, legt Lionel Fiabane van INRAE (Frans nationaal onderzoeksinstituut voor landbouw, voedsel en milieu) uit. De beperkingen zijn talrijk. De behoefte aan licht betekent bijvoorbeeld dat er vrijwel niets boven de planten moet worden geplaatst. De luchtsnelheden mogen niet te hoog zijn, omdat dit de plant kan belasten. Ook mogen bestuivers niet worden gehinderd in hun toegang tot de planten. "Gezien al deze beperkingen zijn semi-gesloten kassen over het algemeen al goed geoptimaliseerd."
Lionel Fiabane is echter van mening dat de werking van de kas verder kan worden verbeterd door lokaal lucht toe te voegen, zo dicht mogelijk bij de planten. Bijvoorbeeld met een sterkere en meer gerichte ventilatie op de momenten op de dag dat het risico van condens op het blad het hoogst is.
In het laboratorium van INRAE doet men tests om een zo hoog mogelijke recyclingsnelheid van toevoerlucht te bereiken. De maximale behaalde recyclingsnelheid is 20% wanneer warme lucht in een koude omgeving wordt geblazen. Wanneer koude lucht in een warme omgeving wordt geblazen, is het maximale recyclingpercentage 31%. Afhankelijk van de plaatsing van de luchttoevoer en -afvoer kunnen iets hogere recyclingsnelheden worden verwacht. Men is nu bezig dit experiment op te schalen van een paar rijen planten naar een hele kas.
Nieuw kasdesign?
De derde pijler van het SERRES+ project betreft de architectuur van de kassen. Aan studenten architectuur van de Ecole d’architecture de Nantes werd gevraagd om from scratch een design te maken voor nieuwe kasproductie systemen. Dit heeft geresulteerd in 16 verschillende voorstellen voor kasarchitectuur die een beetje verrassend zijn ten opzichte van wat er al bestaat. Zie ook: Les 1ers résultats (vegepolys-valley.eu)
Het laboratorium voor civiele en werktuigbouwkunde van de universiteit van Rennes heeft twee van de door de studentenarchitecten voorgestelde kassen gemodelleerd en het verkregen energieverbruik vergeleken met dat van een CTIFL-controlekas. Het energieverbruik was van dezelfde orde van grootte, of zelfs lager.
Deze opdracht maakte het mogelijk om de factoren in kaart te brengen die energieverliezen beïnvloeden, zoals bijvoorbeeld de eigenschappen van de beglazing, de aanwezigheid van een bufferzone in het bovengedeelte, de connectieve uitwisseling met de buitenlucht, de luchtverversingssnelheid en de verdamping van de planten. Omgekeerd hebben andere factoren weinig invloed op de verliezen, zo bleek: de thermische massa van het interieur, LED-verlichting en elektrische apparatuur.
Wat zijn de belangen voor de regio’s Bretagne en Pays de la Loire?
Deze Franse regio’s willen de lead nemen in duurzame glastuinbouw en de ontwikkeling van glastuinbouwgewassen, die al zeer aanwezig zijn in de regio’s, bevorderen. In Pays de la Loire telt het gebied rondom Nantes ongeveer twintig producenten die 106 ha tomaten en 53 ha komkommers in kassen telen. Er zijn 7 tot 8 mensen per ha nodig voor de productie van deze kasgroenten. In Bretagne werd er in 2017 op 461 ha verwarmde bovengrondse gewassen geteeld, voornamelijk in de tomatenteelt. Daarnaast hebben ook de tuinbouw- en boomkwekerijbedrijven uit deze regio’s in West-Frankrijk interesse in het project, hoewel zij minder afhankelijk van fossiele brandstoffen. Het gaat hier om ruim 500 bedrijven in de tuinbouw en kwekerij.
Deze twee regio’s hebben het SERRES+ project ter hoogte van 1 707 k€ gefinancierd.
Voor meer informatie over onderzoeks- en opleidingsinstellingen, landbouworganisaties en andere partners die deelnemen aan het SERRES+ project: Chiffres clés & partenaires (vegepolys-valley.eu)