Proef met zonne-energiekassen in Australië en Japan

ClearVue Technologies, een bedrijf gespecialiseerd in slimme bouwmaterialen, geeft een update over de voortgang van zijn proef met zonne-energiekassen aan de Murdoch University en de voortgang van de installatie van een commerciële zonne-energiekas in Japan.

De energieproductie en energie-efficiëntie van ClearVue's PV beglazing in de Murdoch University Greenhouse worden continu gemeten sinds de kas officieel werd geopend op 19 april 2021.

De kas bestaat uit vier beglaasde ruimtes en een afgesloten, onbeglaasde voorbereidingsruimte aan de achterzijde (zuiden). De vier ruimtes omvatten één ruimte met normale beglazing om een wetenschappelijke 'controle' te creëren als basislijn van waaruit de prestaties van de ClearVue beglazing kunnen worden gemeten ten opzichte van een traditionele beglaasde kas.

De overige drie ruimtes in de kas bestaan uit drie verschillende versies van de ClearVue PV beglazingstechnologie. De tweede ruimte maakt gebruik van het huidige commercieel beschikbare ClearVue beglazingsproduct terwijl de derde en vierde ruimte varianten zijn van dat product met verschillende hoeveelheden nano- en microdeeltjes om te kijken naar optimalisatie van de energieopwekking en de impact op de groeidynamiek van de planten.

Fasen van de proef
ClearVue's eigen technische team beheerde de dataverzameling voor de energie-efficiëntie- en capaciteitstests.

Voor het plantwetenschappelijk onderzoek werkte ClearVue samen met Murdoch University's professor Chengdao Li, een moleculair geneticus, en zijn team onder wie Hao Luo in het kader van een gemeenschappelijke research overeenkomst.

Het team van Li keek naar agronomische en fysiologische karakteristieken die werden geregistreerd van ontkieming tot oogst, om de respons van de plant op het gefilterde licht door ClearVue's zonneglaspanelen te begrijpen.

In deze context hebben bepaalde planten ten minste wat ultraviolet (UV) nodig, terwijl andere beter presteren met weinig tot geen. Andere planten hebben verschillende niveaus van zichtbare lichttransmissie nodig. Het doel van de proef van fase 1 was een begin te maken met het onderzoek naar het juiste evenwicht voor een optimale groeiomgeving en tegelijk de energieopwekking en -besparing te maximaliseren.

Zoals verwacht reageerden verschillende planten in verschillende groeistadia verschillend op het licht dat door de zonneglaspanelen viel, waarbij een aanzienlijke hoeveelheid UV- en infraroodlicht (IR) werd verwijderd doordat de zonneglaspanelen deze golflengten gebruikten voor het opwekken van energie.

Ten behoeve van de drie elementen van het experiment is de ClearVue-kas uitgerust met een reeks sensoren die in realtime een reeks gegevens registreren en presenteren die de wetenschappers nauwkeurige informatie verschaffen over omstandigheden zoals temperatuur, vochtigheid en de werkelijke hoeveelheid licht in alle golflengten die de planten ontvingen.

Deze informatie werd geanalyseerd om automatische aanpassingen te doen aan onder meer belichting, verwarming, koeling, schermen en ventilatoren, die op hun beurt de wetenschappers in staat stelden een constant microklimaat te handhaven om optimale groeiomstandigheden te bieden, waarvan een deel wordt gevoed door de energie die wordt opgewekt door het ClearVue-glas dat op de kas zelf is aangebracht.

Beperkingen van de proef
De vier ruimtes van de kas zijn opgedeeld met behulp van geïsoleerd geëxpandeerd polystyreen (of EPS) koelpanelen en de twee oostelijke en westelijke uiteinden van de kas werden afgesloten met EPS om (zo dicht mogelijk) vier consistente kamers voor experimenten te verkrijgen.

Het effect hiervan op het totale experiment voor alle ruimtes is een verlies van licht (in alle golflengten) dat de kas binnenkomt, een normale commerciële kas (bijvoorbeeld de zonnekas in aanbouw in Japan) zou geen dergelijke interne barrières voor lichttoetreding en zonnetransverse door de kas hebben.

Deze belangrijke beperking werd aan het begin van de proef duidelijk en had alleen kunnen worden ondervangen door de bouw van vier aparte aangrenzende kassen of door het gebruik van doorzichtige scheidingswanden van polycarbonaat of gewoon glas. Die zouden minder betrouwbaar zijn geweest voor het verzamelen van gegevens en ook meer natuurlijk licht zouden hebben toegelaten dat de planten kon bereiken, waardoor een minder nauwkeurige meting van de energie-efficiëntie besparingen door het ClearVue product zou zijn gegenereerd.

Bovendien moet worden opgemerkt dat de kas een onderzoekskas is en dat de achterzijde (zuidzijde) van de kas een onbeglaasde wetenschappelijke voorbereidingsruimte heeft die achter alle vier de kweekruimtes loopt, wat betekent dat er geen licht van die kant komt, terwijl dit in een normale commerciële kas normaal gesproken niet het geval zou zijn en alle zijden van de structuur beglaasd zouden zijn, waardoor een maximum aan daglicht zou worden toegelaten.

Een andere invloed op de nauwkeurigheid van de gegevensverzameling was dat de ventilatiekleppen in alle ruimtes tijdens de proef niet goed functioneerden; drie ruimtes bleven gesloten en één ruimte bleef open. Voorafgaand aan de proeven van fase 2 zijn deze gerepareerd en is er onderhoud gepleegd.

De nadruk van de proeven ligt op het meten van de energie-efficiëntie en de energiebesparing die de ClearVue beglazing oplevert en van het door de beglazing opgewekte vermogen. Deze focus heeft geleid tot zorgvuldige monitoring en controle van de airconditioning en ventilatoren in elk van de kasruimten, wat leidt tot automatische uitschakeling van die systemen waar koeling of verwarming niet nodig is om de totale energiebesparing te maximaliseren. Deze aanpak, hoewel logisch, gaat voorbij aan het belang van interne luchtcirculatie in een gesloten kasomgeving. Luchtcirculatie is van cruciaal belang in een kas voor de bestuiving van planten waar geen natuurlijke insectenbestuivers zijn.

Lees het volledige onderzoek hier.