10.1
De Energieproducerende Kas als Energieproducent
De koelunits in de Energieproducerende Kas onttrekken warmte aan de kaslucht met een COP van ongeveer 30 (er wordt 30 keer zoveel zonne-energie geoogst als dat er aan elektriciteit moet worden toegevoerd). Als dit wordt ver- geleken met de COP waarmee er zonne-energie met een zonnecollector kan worden verzameld is dit erg laag, zodat het vanuit energetisch oogpunt niet aantrekkelijk is om kassen als energieproducent voor derden te gebruiken zo- lang er ruimschoots collectoroppervlak bij die derden te vinden is (de daken van bedrijfshallen, huizen en flat- gebouwen).
Voor de verzameling van zonnewarmte voor de verwarming van kassen ligt deze situatie echter anders. De warmtebehoefte van de huidige kassen is weliswaar per m² dakoppervlak vergelijkbaar met die van woonhuizen, maar in tegenstelling tot huizen kan dit dakoppervlak niet voor de onderschepping van zonlicht worden gebruikt. Het gewas heeft dit licht immers nodig om te groeien. Er zou zonnewarmte in de omgeving van kassen kunnen worden geoogst, maar daar is het beschikbare oppervlak in de regel zeer beperkt. De verzameling van zonne-energie zoals de Energieproducerende Kas dat doet voor de eigen warmtebehoefte is daarom een goed systeem. Dit betekent dat een deel van de kas kan worden uitgevoerd als Energieproducerend oppervlak wat op de rest van het bedrijf zou kunnen worden benut.
De energieproducerende fractie zou zodanig gekozen moeten worden dat het verzamelen en gebruik van warmte op de langere termijn in evenwicht komt. Op een bedrijf als dat van Hydro Huisman, waar de standaard-afdelingen ongeveer 17 m³ aardgas equivalenten aan warmte verbruiken en de Energieproducerende Kas zoals die de afge- lopen jaren gebruikt is ongeveer 26 m³ aardgas equivalenten per m² Energieproducerende Kas zou kunnen leveren (als er een WK-installatie van 16 We/m² Energieproducerende kas zou worden geplaatst), zou dit betekenen dat 45% van het bedrijfsoppervlak als Energieproducerende kas zou moeten worden ingericht. Het energieverbruik van het complete bedrijf zou dan op 12 m³/m² per jaar uitkomen. De energieproducerende fractie gebuikt immers 26 m³ per m² per jaar, maar voorziet daarmee ook in de warmtebehoefte van 1.2 keer zijn eigen oppervlak in het niet ge- sloten deel en 45% van 26 is 12 m³. Het energieproducerende kasconcept zorgt hiermee dus voor een energiebe- sparing voor het totale complex van 5/17 = 30%. Dit percentage kan nog oplopen wanneer de nieuwste typen FiWiHEx warmtewisselaars zouden worden gebruikt en wanneer er nog wat minder geschermd zou worden in het Energieproducerende gedeelte.
De potentie van de Energieproducerende Kas voor andere teelten kan op een soortgelijke wijze worden beoordeeld. In Figuur 10.1 is het getoond hoe de balans tussen opslag en benutting van warmte in een aquifer afhangt van de fractie van het kascomplex dat als gesloten kas wordt gebouwd. De grafieken zijn gemaakt voor een energiezuinig geteeld tomatengewas (zie (Poot et al, 2008).
Figuur 10.1. Jaarlijks overschot (positief getal) of tekort (negatief getal) in de aquifer als functie van de gesloten kasfractie in geval de kas overtollig vocht afvoert middels de ramen (a) of middels ontvochtiging-met- warmteterugwinning.
In de figuur worden twee varianten getoond, namelijk de situatie waarin de kas wordt ontvochtigd zoals dat bij Hydro Huisman is gebeurd (dus door de ramen op een kiertje te zetten) en de situatie waarin de warmteoogst is gemaxi- maliseerd door de ontvochtiging ook bij somber weer met de koelunits te doen en de onbedoeld verloren voelbare warmte weer aan te vullen middels een tweede blok (zie § 4.2.3).
Het is duidelijk dat de warmteverzameling in de linker figuur kleiner is dan in de rechter figuur. Bij een kas die voor de volle 100% als Energieproducerende Kas is uitgevoerd resteert er in het ene geval een overschot van 400 MJ/m² (het meest rechtse punt van de grafiek) en in het andere geval is er 900 MJ/m² per jaar over.
De Energieproducerende fractie waarbij de seizoensopslag in balans is is in geval de ontvochtiging buiten de koel- uren met de ramen plaatsvindt (de linker grafiek) 0.5. Dit wil zeggen dat de kas dan voor 50% als Energieproduce- rende kas zou moeten worden uitgevoerd en de overige 50% als gewone kas zou kunnen worden gebouwd. Ingeval een volledig gesloten kas zou worden gebruikt is de warmteverzameling aanzienlijk groter en moet slechts 30% als Energieproducerende fractie worden gebouwd (het snijpunt met de 0-lijn in de rechtergrafiek ligt bij 0.3).
Wanneer ervan wordt uitgegaan dat het voor de teelt beter is om in een Energieproducerende Kas te telen (omdat daarmee gemakkelijk hoge CO2-concentraties kunnen worden gerealiseerd) is het aantrekkelijk om het overtollige
vocht in de winter en in de nacht gewoon via de ramen af te voeren in plaats van ontvochtiging-met-warmteterug- winning. In het eerste geval is immers de helft van het bedrijf energieproducerend en in het andere geval slechts 30%.
Het energieverbruik in de linkersituatie (dus waarbij er geen ontvochtiging-met-warmteterugwinning wordt toegepast) is 17.5 m³ aardgas per m² kas. Dit gas wordt gebruikt in een WK-installatie van 130 kWe per hectare kas (dus 260 kWe per ha Energieproducerende Kas want deze beslaat de helft van het bedrijfsoppervlak). De elektriciteit van deze WK wordt in de zomer vooral tijdens plateau-uren verkocht. In de winter overstijgt de elektriciteitsvraag de lokale productiecapaciteit en wordt er (vooral ’s nachts) elektriciteit ingekocht.
Als voor de andere variant wordt gekozen (dus ontvochtiging-met-warmteterugwinning op 30% van het bedrijf) is het energieverbruik op jaarbasis 19 m³/m². In dat geval moet er een WK-unit van 150 kWe per ha wordt gebruikt om de jaarlijkse elektriciteitsverkoop in balans te brengen met de elektriciteitsinkoop. Het concept ontvochtigen-met- warmteterugwinning vraagt immers meer elektriciteit.
0 0.2 0.4 0.6 0.8 1
-1000 -500 0 500
AquiferOverschot [MJ/m2 Eprodkas] (a)
fractie gesloten 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 -500 0 500 1000 AquiferOverschot [MJ/m2 Eprodkas] (b) fractie gesloten
In de beschrijving van de energiezuinige teelt (Poot et al, 2008) wordt beschreven dat de teelt in de standaard- situatie 27 m³ aardgas equivalenten aan warmte vraagt (dit is zeer laag door het gebruik van een dubbel scherm, luchtbeweging om een hoge luchtvochtigheid te kunnen tolereren, een zorgvuldig gekozen temperatuurregime en pas in januari te planten). De teruggang van 27 m³ aardgas naar 17.5 m³ aardgas per m² per jaar betekent een energiebesparing van 35%. Voor de toepassing van het zelfvoorzieningsconcept op een bedrijf zoals dat van Hydro Huisman is eerder vastgesteld dat er in dat geval een energiebesparing van 30% zou kunnen worden gerealiseerd. Het energiebesparingsperspectief van het in dit rapport beschreven concept is in de tomatenteelt dus een klein beetje hoger dan in de potplantenteelt (35% in plaats van de 30% die bij een bedrijf als dat van Hydro Huisman gerealiseerd zou kunnen worden).
10.2
Aanbevelingen
De teeltkundige perspectieven van kassen die met FiWiHEx-en (of andere luchtbehandelingssystemen)
geconditioneerd worden zijn zeer goed. De mogelijkheden om de gewasontwikkeling te sturen zijn duidelijk beter (hoewel het pleit of de koeling het beste van bovenaf of van onderuit kan plaatsen nog niet beslecht is) en het perspectief van een kas waarin met een geringe CO2-dosering een hoge concentratie kan worden gehandhaafd is
zeer aantrekkelijk. Daarbij wordt de kas ook nog eens voor een substantieel deel door duurzame energie verwarmd. Dat al deze voordelen op dit moment toch in de main stream tuinbouw niet renderen komt doordat de investeringen te hoog zijn in vergelijking met de revenuen en dit vooral in vergelijking met de concurrende techniek, de WKK- technologie.
De WKK-technologie floreert echter uitsluitend in de huidige marktomstandigheden waarin de spark spread groot is en de gas-toevoer stabiel lijkt. Indien in de toekomst het gas schaarser wordt en de elektriciteitsprijs meer en meer ontkoppeld raakt van de gasprijs (doordat elektriciteit uit een steeds diversere mix van primaire energiebronnen wordt voortgebracht) brokkelt de basis van de succesvolle WKK-technologie af. De energie-infrastructuur zal dan gaandeweg gaan leunen op elektriciteit en duurzame energie. In die omstandigheden zullen de installaties die in het onderzoek rond de Energieproducerende kas zijn bestudeerd uitstekend uit de voeten kunnen. Immers, de
Energieproducerende kas beoogt met zo min mogelijk aandrijfenergie (elektriciteit) en met een zo groot mogelijke hulp van in de zomer verzamelde warmte-overschotten de kas te verwarmen.
Het concept heeft dus een duidelijke toekomstwaarde en daarom verdient het aanbeveling om de ontwikkeling en het opdoen van gebruikerservaringen door te zetten.
Qua investeringskosten is het ook goed om op te merken dat de belangrijkste kostenpost op dit moment niet in de hoogwaardige technologie rond WK, rookgasreiniging, warmtepomp en warmtewisselaars zit, maar in de aanleg van de bronnen voor het lange termijn opslagsysteem. Mede gezien het feit dat de opslag van warmteoverschotten uit de zomer voor verwarmingsdoeleinden in de winter niet alleen bij kassen een groot energiebesparingspotentieel heeft maar ook in de gebouwde omgeving is het aanbevelingswaardig om innovatief vermogen te richten op de verlaging van de kosten die hierbij gemaakt worden.