Nadat Nicolas Julien, R&D engineer bij Filclair, gevraagd werd om zich te verdiepen in fotovoltaïsche foliekassen, kwam hij al snel tot de conclusie dat het plaatsen van zonnepanelen bovenop een foliekas niet zou werken, omdat de systemen te zwaar zouden zijn voor de structuur. Toch zijn er mogelijkheden om zonlicht om te zetten in elektriciteit binnen een foliekas, zo blijkt uit recent onderzoek: door zonnepanelen binnenin de kas te plaatsen, onder de goot. Verticaal dus. Uit een simulatie blijkt dat dit de netto stookkosten van een kas kan terugbrengen tot ongeveer 50.000 euro per jaar per hectare.
"Fotovoltaïsche zonnepanelen (ook wel PV-panelen) worden steeds meer geïntegreerd in de tuinbouwsector, en wij werden gevraagd om onderzoek te doen om deze te plaatsen op fotovoltaïsche kassen," zegt Nicolas. "Maar de structuur van foliekassen is niet sterk genoeg om zonnepanelen op het dak te ondersteunen. Daarom zochten wij naar andere oplossingen om aan de vraag van deze kasmarkt te voldoen."
Als het om zonnepanelen gaat, is positionering van vitaal belang. "Een vast paneel dat in een optimale hoek van 39° naar het zuiden is gekanteld, ontvangt het hele jaar door 18% meer licht dan een horizontaal paneel, en een verticaal paneel ontvangt aan beide zijden +15%.
Daarom richtte het team zich op een configuratie die maximaal zou profiteren van de voordelen van diffuus licht, de risico's van schaduw zou wegnemen en de panelen in de gewenste richting zou kunnen plaatsen zonder een directe schaduw op de gewassen te werpen, namelijk door ze verticaal te plaatsen, onder de goot in het kasdek.
Door bifaciale panelen te gebruiken en gebruik te maken van het reflectiepotentieel van kassen en hun interieur, ziet hij mogelijkheden omdat de grotere hoeveelheid diffuus licht in de kas het verlies van 20% helderheid als gevolg van het kasdek en de kasstructuur compenseert. "Maar hoe hoger het paneel, hoe minder gunstig het diffuse licht wordt door het lichtverlies."
"Voor een totale oppervlakte van 1170m² bifaciale panelen (2340m² fotocellen) voor een kas van 9600m² (10 overspanningen van 9,60m x 100m), kan men verwachten dat de bifaciale panelen tot 128% van de hoeveelheid licht vangen die door een equivalent horizontaal oppervlak buiten wordt opgevangen", concludeert Nicolas op basis van simulaties, ervan uitgaande dat de gemiddelde albedo van de kasvloer (inclusief de gewassen) 50% bedraagt, en dat de ETFE-kunststoffolies zowel een uitstekende lichttransmissie als een goede lichtdiffusie hebben. "Bij het stapelen van twee panelen om de hoogte van elke rij te verdubbelen, is er nog steeds meer licht ten opzichte van de buitenzoninstraling. Door de hoogte te verdrievoudigen, wordt het minder voordelig, maar we behouden nog steeds 89% van de buitenzoninstraling."
Volgens Nicholas is het feit dat er een maximum aan diffuus licht in de kas is, niet alleen gunstig voor de panelen maar ook voor de vegetatie, waardoor een zeer homogene verlichting mogelijk is en geen schaduw van de panelen. "Bovendien zijn de panelen zo geplaatst dat ze de activiteiten in de kas niet hinderen. Aangenomen mag worden dat de daling van de opbrengst als gevolg van de algemene daling van de lichtsterkte in de kas gedeeltelijk kan worden gecompenseerd door dit homogenere licht op de bladeren, waardoor de kas rendabeler is dan een traditionele kas met zonnepanelen op het dak."
Hij zegt wel dat er aanvullende informatie nodig is waarmee rekening moet worden gehouden, zoals de hogere kosten van bifaciale zonnepanelen en het effect van de hoge temperatuur in de kas op het rendement van de panelen. "Het uitvoeren van experimenten in de praktijk is essentieel om deze hypotheses te valideren en meer gegevens te verzamelen over de prestaties en het rendement van bifaciale zonnepanelen onder ETFE-kassen. Het zou ons ook in staat stellen het effect van verschillende factoren zoals temperatuur, vochtigheid en weersomstandigheden op de prestaties van de panelen te bestuderen."
Om deze resultaten in perspectief te plaatsen en te focussen op een specifiek geval, verwijst Nicolas naar de studie van Agrithermic met behulp van de Hortinergy software, die aantoonde dat een dubbele ETFE-kas van Filclair 18% meer licht kon krijgen dan een Venlo-glazen kas. Als onder deze ETFE-kas op 1,3 meter hoogte negen rijen verticale bifaciale panelen zouden worden geplaatst, zou de afname in lichtsterkte door de panelen dit overschot van +18% licht onder de ETFE-kas precies compenseren, waardoor de landbouwopbrengst met extra energieproductie op peil blijft.
"Voor een tomatenkas van één hectare, met een dubbel ETFE-opblaasbaar dek en een thermisch scherm, en uitgaande van energiekosten van 40 euro/MWh voor gas, zouden de verwarmingskosten ongeveer 80.000 euro per jaar bedragen door de kas het hele jaar door te verwarmen naar 20°C overdag en 16°C 's nachts, behalve in november. Het zonnepanelen-systeem zou de netto verwarmingskosten van een dergelijke kas terugbrengen tot ongeveer 50.000 euro per jaar per hectare."
"Een meer diepgaande technisch-economische analyse op basis van reële omstandigheden zou essentieel zijn om een levensvatbaar economisch model voor deze relatief nieuwe agro-voltaïsche kassen op te stellen. Niettemin heeft het gebruik van bifaciale zonnepanelen in kassen het potentieel om meerdere voordelen te bieden, zoals een hogere energieproductie, een betere gewasopbrengst en minder milieueffecten."
Voor meer informatie:
Jelle Boeters
Filclair
Tel: +31 623 141 992
jelle.boeters@filclair.com
info@filclair.com
www.filclair.com