Innovatieve teelttechnieken voor de glastuinbouw in de Noordzeeregio
Noren focussen eerder op intensief telen dan op schaalvergroting
Groenteteelt onder glas is in Noorwegen geen makkelijke opgave. Het land wordt gekenmerkt door koude temperaturen, veel regen, donkere periodes in de winter en lichtrijke periodes in de zomer. Kortom, een uitdaging voor de teler en het onderzoek om onder die omstandigheden groenten onder glas te telen.
Onze Noorse partner in het project is Bioforsk. Dit is het Noors nationaal instituut voor landbouw- en milieu-onderzoek. De samenwerking in het project verloopt via de afdeling in Saerheim, dat gesitueerd is in het zuidwesten van Noorwegen. Deze afdeling spitst zich toe op het aanpassen van productiesystemen aan het Noorse klimaat voor de jaarrondproductie van vruchtgroenten, voor zowel de gangbare als de biologisch teelt. Ook onderzoek naar energieverbruik, levenscyclusanalyses en rassenproeven staan er op het programma en men maakt werk van het uitbouwen en het onderhouden van een telersnetwerk voor kennisuitwisseling.
Dat er onderzoek wordt gedaan naar het aanpassen van de teeltomstandigheden aan het Noorse klimaat is niet verrassend aangezien het Noorse klimaat totaal anders is dan het Belgische: de gemiddelde temperatuur ligt in Noorwegen ongeveer 3-4 graden lager, de totale neerslag ligt dan weer hoger, zo valt er gemakkelijk 1.200 mm/m² per jaar bij de Noren tegenover 800 mm/m² bij ons. De meeste regen valt in de periode van augustus tot maart waarbij het gemiddelde per maand steeds boven de 80 mm/m² ligt, met pieken tot 140 mm en 160 mm in september en oktober. Licht is bijna totaal afwezig in de herfst en in de winter. Van april tot augustus zijn er dan juist grote lichtsommen. Deze lokale klimaatomstandigheden vormen een grote uitdaging voor de Noorse glasteler.
Noorwegen heeft een relatief klein areaal glastuinbouw van 200 ha. Op 67 ha worden glasgroenten geteeld: 37 ha tomaten, 23 ha komkommer en 7 ha sla. De rest van het areaal wordt ingenomen door potplanten, sierteelt en bessen. De gemiddelde oppervlakte van een serre bedraagt slechts 0,32 ha, waarbij de serre meestal deel uitmaakt van een groter gemengd bedrijf. In Vlaanderen zijn de meeste glastuinbouwbedrijven gespecialiseerde bedrijven waarvan de gemiddelde oppervlakte per bedrijf naar de 1,5 ha neigt. Alhoewel de schaalvergroting wel zichtbaar is in Noorwegen, is dit fenomeen er minder uitgesproken dan in Vlaanderen. De focus ligt er eerder op intensief telen dan op schaalvergroting.
Als we naar het energieverbruik in de Noorse glastuinbouw kijken, zien we dat het verbruik sinds eind de jaren 80, 900 GWh/jaar, ongeveer gelijk is gebleven. De energiebronnen zijn wel veranderd. Vroeger bestond het energieverbruik voor ongeveer 70% uit olie voor verwarming en 30% elektriciteit voor assimilatiebelichting. Momenteel bestaat het energieverbruik voor meer dan de helft uit elektriciteit, waarvan een groot deel voor assimilatiebelichting, een deel voor verwarming en een klein deel voor elektrische warmtepompen. Voor de rest wordt er nog gebruik gemaakt van aardgas (28%), bio-energie (6%) en olie (10%) voor verwarming. Dat in Noorwegen het gebruik van elektriciteit, ook voor verwarming, een groot aandeel heeft in het energieverbruik is geen toeval. Dat heeft vooral te maken met de lokale klimaatomstandigheden. Door overvloedige regenval wordt er in Noorwegen veel elektriciteit opgewekt via waterkracht, wat resulteert in een relatief lage elektriciteitsprijs. Hierdoor kan er op een intensieve manier worden geteeld door gebruik van assimilatiebelichting. Gezien de lage lichtomstandigheden in het voor- en najaar is het ook nodig om deze extra belichting te gebruiken om een jaarrondteelt en een hoge productie mogelijk te maken.
In het onderzoek bij Bioforsk wordt er dan ook gekeken naar mogelijkheden om de productie per m² te verhogen. Zo is men er al in geslaagd om de productie van komkommer op te krikken van 40 naar 160 kg/m². Kennisoverdracht van onderzoeksresultaten naar de praktijk heeft voor tomaten tot nu toe geleid tot een productie van 120 kg/m² in 2012. Bij de aardbeienteelt is de productie zelfs 24 maal vergroot, van 1 kg/m² in open veld naar 24 kg/m² onder glas. Natuurlijk staat tegenover deze productieverhoging ook een verhoogd energieverbruik. Zo ligt het gemiddeld verbruik voor komkommers in Noorwegen op ongeveer 850 kWh/m². Voor sla is dat gemiddeld 650 kWh/m² en voor tomaten 420 kWh/m². De uitdaging voor het onderzoek is een zo hoog mogelijke productie te realiseren met een zo laag mogelijke energie-input.
Om het energieverbruik te verlagen en te verduurzamen wordt er bij Bioforsk onderzoek gedaan naar verschillende technologieën. Zo wordt in Noorwegen een shift van energiebronnen gestimuleerd. Allereest was er de verschuiving van het gebruik van olie naar elektriciteit opgewekt door middel van waterkracht, en later van olie naar gas en hout. Ook naar het gebruik van afvalenergie van andere industrieën en het omschakelen van gas naar biogas wordt onderzoek gedaan. De algemene trend is een verschuiving naar meer duurzame energiebronnen. Daarnaast wordt er ook onderzoek gedaan naar energie-efficiënte technologieën. Zo ziet men veel potentieel in het gebruik van technologieën zoals warmtepompen, wkk's en warmtestralers om de energie efficiënter te gebruiken. Om energie te besparen kijkt men naar het gebruik van isolatie, schermdoeken, het gebruik van ontvochtiging, semi-gesloten telen, dynamische klimaatsturing en energiebuffering.
Daarnaast is het verhogen van de productie een belangrijk thema. Aangezien er weinig licht is in de winterperiode zal men vooral gebruik maken van assimilatiebelichting om de energie-input per kilo product te verlagen. Ook het gebruik van LED's om het energieverbruik van belichting te verlagen wordt onderzocht. Naast het onderzoek naar technologie wordt tevens gekeken naar de totale (milieu)impact die productie van glasgroenten met zich meebrengt aan de hand van Levenscyclusanalyses of LCA's.
Semi-gesloten telen in Hannover (Duitsland)
Duitsland wil energieverbruik en CO2-emmisies reduceren met 90%
De Duitse partners in het project zijn de Hogeschule Osnabrück en de Landwirschaftskammer Niedersachen gelegen in Hannover. Deze twee partners zijn betrokken in het Duitse ZINEG-project. Dit project, gefinancierd door de Duitse overheid, heeft als ambitieuze opzet het energieverbruik en de CO2-emmisies in de glastuinbouw te reduceren met 90%. Om dit doel te halen heeft met gekozen voor een systeemgeoriënteerde aanpak en zijn er vier experimentele serres gebouwd bij de verschillende betrokken partners. Daarbij wordt er in Osnabrück en Hannover onderzoek gedaan naar sierteelt binnen de experimentele serres, in Berlijn naar tomaten op goten en in Neustadt (München) naar biologische teelt van tomaten.
Glastuinbouw in Duitsland bestaat uit bijna 4.000 ha serres, waarvan meer dan de helft (2.256 ha) is ingenomen door de sierteelt en de rest (ongeveer 1.700 ha) door groenteteelt onder glas. Als we naar het totale glastuinbouwareaal in Vlaanderen kijken, zo een 1.311 ha (cijfers 2010), valt op dat het relatieve aandeel van glas op het totale landbouwareaal in Vlaanderen (61.600 ha) veel hoger is dan in Duitsland (16,7 miljoen ha landbouwareaal).
Onderzoek naar glas in Osnabrück
De verschillende experimentele serres hebben allemaal een zelfde doel, namelijk energie besparen. Maar toch wordt er bij elke serre een ander accent gelegd. Bij de experimentele serre in Osnabrück wordt er vooral gefocust op het glas dat wordt gebruikt in serres. Er wordt lage-emissieglas gebruikt met twee of drie lagen glas. Er wordt onderzocht wat het effect is van het lage-emissieglas op het energieverbruik en op de plant. Daarnaast wordt er getracht om het vochtgehalte in de serre te verlagen en de teelt van potplanten aan te passen aan lagere lichtomstandigheden in de lage-energieserre. Dat is nodig aangezien er door het gebruik van meerdere lagen glas ook minder (PAR)licht in de serre terechtkomt. Tevens condenseert er minder vocht tegen de ramen waardoor de (relatieve vochtigheid) RV in de serre hoger kan oplopen dan wanneer er enkel glas wordt gebruikt.
Semi-gesloten telen in Hannover
De tweede experimentele serre bevindt zich in Hannover. Daar is er gekozen voor een sterk geïsoleerde serre waarbij er wordt geteeld volgens het concept van (semi-)gesloten telen. Bij deze serre is er getracht om zoveel mogelijk te telen met de warmte van de zon en met zo weinig mogelijk input van extra energie. De geïsoleerde serre heeft dubbele beglazing in het dak en vier dubbele kunststof lagen aan de zijkanten. De focus van het onderzoek ligt hier vooral op de maximale thermische isolatie en het gebruik van temperatuurintegratie. Voor de verwarming, koeling en ontvochtiging is er een elektrische warmtepomp voorzien met een koude- en een warmtebuffertank. Daarnaast wordt er ook gebruik gemaakt van drie schermen van verschillende materialen aan de bovenkant en één scherm aan de zijkanten van de serre. Het eerste scherm is lichtdoorlaatbaar (type Novavert SHS 15 B1), kan dus overdag worden gebruikt en resulteert in 12% energiebesparing. Het tweede scherm (type Reimann Pyro Silver 50, B1) bestaat uit aluminium strips en is goed voor een energiebesparing van 50%. Het derde scherm (type XLS Oscura Revolux AB/BW) laat geen licht door en zorgt voor een energiebesparing van 75%. De U-waarde, een getal dat het warmteverlies van een systeem bepaalt, komt voor de gehele serre uit op 4 W/(K.m²) zonder scherming. Met dubbele scherming is dit ongeveer 2 W/(K.m²), en als de drie schermen worden gebruikt 1,2 W/(K.m²). Een conventionele serre met enkel glas heeft een U-waarde van ongeveer 8 W/(K.m²).
Tijdens de dag, wanneer er veel instraling is, wordt de overtollige warmte uit de serre onttrokken via een reeks ventilatoren en warmtewisselaar die de serre ontvochtigen en zo ook de warmte onttrekken. De koude wordt geproduceerd door de warmtepomp en wordt opgeslagen in de koude buffertank. Aan het eind van de dag zit er in de koude tank laagwaardige warmte opgeslagen die ontrokken is uit de serre. De warmtepomp kan deze opwaarderen naar een hogere temperatuur door de input van elektrische energie. Deze hoogwaardige warmte wordt dan opgeslagen in de warme buffertank. Op die manier kan de serre zoveel mogelijk worden verwarmd met zonnewarmte. Er wordt zoveel mogelijk getracht om alleen 's nacht en op koude dagen te verwarmen. Er is daarbij alleen elektrische energie nodig voor de warmtepomp om de laagwaardige energie op te waarderen naar een hogere temperatuur. Uit metingen op verschillende potplanten met verschillende klimaatinstellingen blijkt dat er zeker 60% tot 85% energiebesparing mogelijk is ten opzichte van een conventionele serre, afhankelijk van de ingestelde parameters.
Duurzaam telen in Neustadt
In de serre in Neustadt worden er biologische tomaten geteeld en ligt de focus op het duurzaam telen van groenten met een zo laag mogelijke CO2-uitstoot en energie-input. De serres bestaan er uit drie verschillende afdelingen met een dubbele plasticfolie als overkapping en polycarbonaatplaten als zijgevels. De eerste afdeling heeft één energiescherm en ventilatoren waarmee een besparing van 60% ten opzichte van een standaardserre mogelijk is. In de tweede zijn twee energieschermen ingebouwd en is een besparing van 90% mogelijk. De derde afdeling heeft een energiescherm en een lichtdoorlaatbaar scherm en er is een besparing van 80% mogelijk. De opzet is de energie- of warmtevraag zo laag mogelijk te houden door onder meer maximaal te schermen. De extra warmte wordt opgewekt door een houtpelletketel.
Potplantenteelt onder LED-belichting in Denemarken
Denemarken focust op dynamisch sturen van assimilatiebelichting
De Deense partners in het project zijn de Universiteit van Aarhus en SDU, de Universiteit van Zuid-Denemarken. Deze zijn beide betrokken in het DynaLight-project. Dit project draait rond het dynamisch sturen van assimilatiebelichting bij sier- en groenteteelt. Het verschil tussen een gewone sturing en een dynamische sturing zit in het extra aantal parameters en de complexiteit van de sturing. Bij een gewone sturing wordt er op basis van het klimaat in de serre gestuurd, waarbij de teler zijn kennis van de plant gebruikt om een optimaal groeiklimaat te bekomen. Een dynamische sturing gaat verder dan het kasklimaat alleen. Ook externe parameters zoals het elektriciteitsnet, de energieprijs, weersvoorspellingen en opbrengstsimulaties worden opgenomen. Deze verschillende parameters worden door een computer gemonitord en aan de hand van de ingestelde randvoorwaarden wordt dan de optimale sturing berekend. De basis van de sturing is daarbij nog steeds de plant in de serres. Deze wordt in het sturingsmodel voorgesteld door een fotosyntheseresponsiecurve van een specifiek gewas, dat afhankelijk is van de verschillende gemeten parameters zoals licht, temperatuur, CO2… Door de computer worden de ideale stuurbare variabelen berekend.
Aan de hand van de voorspelde lichtsom wordt een simulatie gemaakt van de mogelijke productie. Daarnaast wordt er ook een simulatie gedaan mét het gebruik van assimilatiebelichting, waarbij de elektriciteitsprijs in rekening wordt gebracht. Er kan dan worden beslist om de productie te verhogen door het gebruik van extra licht, maar dit zal alleen gebeuren als de elektriciteitsprijs gunstig is. De teler maakt daarbij deel uit van een Smart Grid die vraag en aanbod van elektriciteit meer op elkaar probeert af te stellen.
Voorlopig worden er vooral experimenten gedaan in de sierteelt, maar ook voor de groenteteelt biedt dynamische sturing veel mogelijkheden. De dynamische sturing is vooral een hulp- en adviesmiddel voor de teler, waarbij deze laatste meer inzicht krijgt in de steeds complexer wordende klimaatsturing. Zo kan hij het effect van het aanpassen van klimaatinstellingen zoals temperatuur, CO2… op lange termijn bekijken, waarbij het effect ervan op de productie en het energieverbruik kan worden meegegeven. Het is vooral de bedoeling dat de teler zelf de beslissing maakt aan de hand van het voorgesteld advies van de sturing.
Verder wordt er ook veel onderzoek gedaan naar het gebruik van LEDs als assmilatiebelichting in plaats van SON-T. Deze LEDs verbruiken significant veel minder energie dan SON-T-belichting. Een nadeel is dat er meer moet worden gestookt omdat LEDs minder warmte afgeven. Bovendien zijn LEDs veel duurder in aankoop. In combinatie met een dynamische lichtsturing bieden LEDs dan wel meer perspectieven aangezien ze makkelijker aan en uit kunnen worden gestuurd dan gewone assimilatiebelichting.
E. Eriksson
Provinciaal Proefcentrum voor de Groenteteelt, Kruishoutem
Onderzoek in het kader van het Interreg IVB North Sea Region project 'GreenGrowing', met de steun van het Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling en de provincie Oost-Vlaanderen.
