Ontwerp algenteeltsysteem in kassen –
een integraal rekenmodel
Silke Hemming, Athanasios Sapounas
Achtergrond
Hieronder wordt het invloed van de positie van de algenbuizen horizontaal of verticaal, van de buisdiameter en van de
buisconfiguratie op de potentiële algen productie per volume (m3) en
per teeltoppervlak (m2) weergegeven.
Doelstelling
Het ontwikkelen van een integraal model dat de algenproductie in diverse configuraties buisvormige algenreactoren in kassen kan
voorspellen.
Conclusies
Figuur 1. Integraal model voor de berekening van algenproductie in een kas afhankelijk van
licht en temperatuur als ontwerptool voor algenreactoren in kassen.
Resultaten
• Uit diverse scenario berekeningen blijkt dat een configuratie van algenbuizen verticaal met 8-10 buizen boven elkaar een geschikt systeem is, vergelijkbaar met een tomatenteeltsysteem.
• In een verticaal teeltsysteem kan meer licht worden onderschept dan in een horizontaal teeltsysteem, de productie is hoger.
• Met toenemende buisdiameter neemt het algenvolume per m2
toe en het beschikbare licht per algenvolume af, de productie is in een gemiddelde buisdiameter (11 cm) daarom het hoogst.
• Optimalisatie van de configuratie van een algenteeltsysteem in een kas (t.a.v. buisdiameter, aantal
lagen en afstanden) en sturing van teeltfactoren (licht, temperatuur) is mogelijk met dit model. Hieraan wordt verder gewerkt.
Materialen en methodes
Huidige algenteeltsystemen in kassen zijn divers, er bestaat (nog) geen standaard systeem: open pondsystemen of gesloten
buisreactoren, horizontaal op de grond liggende buizen of verticaal gestapeld. Buisvormige photobioreactoren (PBR) in kassen kunnen verschillende configuraties hebben, ze verschillen in volume per
teeltoppervlak en natuurlijk in variabele en vaste kosten. Wat is een geschikt systeem op grote schaal? Telers willen graag de juiste keuze te maken. Modellen helpen deze keuze te ondersteunen.
Buiten Kasklimaat Algenproductie Eco no mie Buitenklimaat Horizontaal 1x14, d=6cm Horizontaal 1x8, d=11cm Horizontaal 1x6, d=15cm 5.0 kg/m2 4.6 kg/m2 4.1 kg/m2 126 kg/m3 60 kg/m3 39 kg/m3 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 cm 11 cm 15 cm Kg d s m -3 Kg d s m -2 30cm 30cm Tomaten systeem 8x2, d=6/11/15cm 5.4 kg/m2 6.1 kg/m 2 5.7 kg/m2 100 kg/m3 38 kg/m3 20 kg/m3 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 6 cm 11 cm 15 cm Kg d s m -3 Kg d s m -2 30cm 30cm 30cm 30cm X-1 X-2 Tomaten systeem 8x2, d=11cm 5.6 kg/m2 6.5 kg/m2 5.8 kg/m2 6.5 kg/m 2 37 kg/m3 43 kg/m3 38 kg/m3 43 kg/m3 0 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 x-1=20cm, x2=30cm x-1=30cm, x2=35cm x-1=35cm, x2=38cm x-1=25cm, x2=40cm Kg d s m -3 Kg d s m -2
Het integrale model is opgebouwd uit de volgende sub modellen:
1. Berekening van het kasklimaat afhankelijk van het buitenklimaat per uur voor een locatie (KASPRO, de Zwart, 1996);
2. Berekening van licht in de PBR met behulp van een raytracing model (RAYPRO, Swinkels, 2001);
3. Berekening van de algenproductie in de PBR afhankelijk van licht en temperatuur met een algengroeimodel (Dermoun et al., 1992);
4. Berekening van alle variabele kosten en jaarlijkse vast kosten en daarmee de kostprijs per geproduceerd product (zie extra poster). Inputfactoren model:
- Buitenklimaat: straling, temperatuur, windsnelheid;
- Parameters kas en inrichting: kasconstructie, ventilatiecapaciteit,
lichttransmissie kasdek en scherm, assimilatiebelichting, verwarming; - Parameters algenreactor: buizen diameter, afstanden, aantal lagen,
lichttransmissie, diverse combinaties zijn berekend; - Setpoints voor temperatuur, licht en algendichtheid.
Uitput: algenproductie in kg ds per uur gedurende een jaar per volume (m3) of per teeltoppervlak (m2).
Een eerste validatie van het model op licht, temperatuur en algengroei is gedaan middels gemeten data uit de algenteeltsystemen in Bleiswijk.
Wageningen UR Glastuinbouw Violierenweg 1
2665 MG Bleiswijk
Contact: silke.hemming@wur.nl T +31 (0)317 48 69 21
Wij danken onze financiers het Ministerie van Economische Zaken en het Productschap Tuinbouw, die dit onderzoek mogelijk hebben gemaakt.
