De nieuwste generatie lichtveranderende folies die worden getest in een hightech kas in het buitengebied van Sydney biedt de mogelijkheid om energie te besparen op beschermde teelten en de productiviteit te verhogen. Aan de westelijke rand van Sydney staat een kas die een beetje doet denken aan een kathedraalraam. Een deel van de faciliteit gloeit roze in de middagzon, een ander deel lichtblauw.
Levendige kleuren
De levendige kleuren zijn afkomstig van twee speciale folies die op het glas zijn aangebracht. Deze folies worden getest als onderdeel van een project dat wordt gefinancierd door de Hort Innovation levy en ondersteund door het CRC Future Food Systems. Ze kunnen het energieverbruik verminderen en de productiviteit van beschermde teelten verhogen.
Project
Het vier en een half jaar durende project met folies voor kassen volgt op twee eerdere projecten waarin nieuwe glas- en fotovoltaïsche technologieën voor beschermde teelten werden onderzocht die liepen van 2016 tot 2021. Het project wordt uitgevoerd vanuit het National Vegetable Protected Cropping Centre (NVPCC) aan het Hawkesbury Institute for the Environment en de School of Science van de Universiteit van Western Sydney.
Lichtverspreiding
"Wat dit project probeert te bereiken is begrijpen hoe het manipuleren van lichtverspreiding en -beweging door folies de plantengroei kan beïnvloeden," vertelt WSU's universitair hoofddocent Chris Cazzonelli. Hij is één van de hoofdonderzoekers en plantenmoleculair biologen die het project leiden.
Planten
"Als we kunnen begrijpen hoe we de planten meer licht kunnen geven om de fotosynthese te ondersteunen en hoe het verminderen van sommige golflengtes binnen het spectrum de fotosynthese en de CO2-productie negatief kan beïnvloeden, kunnen we beginnen met het manipuleren van die folies om de plantengroei en de productiviteit van gewassen te ondersteunen. Tegelijkertijd kunnen we ook onze energie-efficiëntie verbeteren."
Koelbehoefte
In het project worden twee verschillende folies getest: een lichtspectrumverschuivende folie voor de tuinbouw, LLEAF genaamd, en warmtewerend 'slim glas', SG ULR-80 genaamd. Elke folie verschilt wat betreft het verminderen van de koelbehoefte van de kas, de productiviteit van de fabriek en de kwaliteit van het product. Willen de folies bruikbaar zijn voor de sector dan moeten de proeven de voordelen en compromissen van elke technologie kwantificeren.
De potentiële voordelen
Kassen gebruiken grote hoeveelheden energie om een stabiele temperatuur te handhaven en zelfs een kleine energiebesparing kan telers veel opleveren. Dat vertellen projectonderzoeker en NVPCC Directeur Onderwijs en Opleiding Professor Zhong-Hua Chen.
Professor Zhong-Hua Chen en Associate Professor Chris Cazzonelli van het Hawkesbury Institute for the Environment van de Western Sydney University.
Kostenposten
"De twee grootste kostenposten in de sector van de beschermde teelten zijn natuurlijk arbeid, gevolgd door energie," vertelt hij. "Dus zelfs een vermindering van vijf procent van de energiebehoefte in de beschermde teelten zal telers miljoenen euro's besparen." Professor Chen vertelt dat sommige telers al interesse hadden getoond in de folies. Vooral in de rode LLEAF folie.
Folies
"Telers willen de werkelijke kosten-baten zien," zegt professor Chen. "Daarom hebben we een team van onderzoekers van de School of Business van WSU die naar de levenscyclusanalyse kijken. Daarbij kunnen ze zien hoe telers die deze folies voor hun kassen willen kopen economisch rendement kunnen krijgen." Een groot pluspunt voor toekomstige commercialisatie zijn de relatief lage kosten van de folies. Een eventuele overname door de sector brengt de kosten nog verder omlaag door schaalvoordelen. Een ander voordeel is de mogelijkheid om beide folies achteraf aan te brengen in bestaande installaties voor beschermde teelten. In een toekomstige fase van het project wordt onderzocht hoe de folies presteren in polytunnels.
Rode folie is veelbelovend
De roze of roodgekleurde LLEAF folie bevindt zich nu in zijn derde generatie en is volgens professor Cazzonelli veelbelovend voor het verbeteren van de fotosynthese. De folie van polycarbonaat is aangebracht op het dak en de zijkanten van twee van de zes bakken in de onderzoekskas van het NVPCC om het effect ervan op verschillende groenten te testen. "Het zorgt voor meer rood licht", legt hij uit.
"Het verwijdert het groene en zet het om in meer rood. Het verspreidt ook het licht zodat verschillende delen van het bladerdak aan dat licht worden blootgesteld terwijl het diffuus wordt. "In wezen kan de combinatie van meer rood en meer diffuus licht de groei bevorderen. De rode folie lijkt de fotosynthese tot op zekere hoogte te bevorderen."
De energiebesparende evenwichtsoefening
De SG ULR-80 folie, die door de mensen die aan het project werken de beter hanteerbare naam 'blauwe folie' heeft gekregen, moest nog een aantal uitdagingen overwinnen.
Blauwe folie
De blauwe folie blokkeert delen van het ultraviolette en infrarode spectrum van het zonlicht. Deze delen van het spectrum zijn minder nuttig voor planten voor fotosynthese. Ze dragen in grote mate bij aan de opwarming van beschermde gewassen. Die hebben vervolgens energie nodig om te koelen.
De 'blauwe' folie, die nu aan zijn tweede generatie toe is, is merkbaar minder blauw dan de vorige versie. Dat visuele verschil weerspiegelt het werk dat aan het product is verricht. Het doel daarvan is de energiebesparende eigenschappen in balans te brengen met de groeikracht van de planten.
Voorzichtig
"Je moet voorzichtig zijn met het veranderen van het spectrum van licht dat door de folie schijnt of het nu roder of blauwer is. Je kunt ook het metabolisme in de plant en de kwaliteit van het product veranderen," zegt professor Cazzonelli. "Bij de eerste generatie blauwe folie was er een vermindering in de totale lichttransmissie en het stal een beetje van de blauwe en rode golflengtes van het licht." In de tweede generatie hebben we het opnieuw ontworpen om wat van dat rood en blauw en een beetje van het ultraviolet en infrarood terug te brengen. We hopen nog steeds dat we de lichtenergie die binnenkomt en verwarming in de kas veroorzaakt kunnen verminderen."
"Helaas vermindert deze folie tot op zekere hoogte de fotosynthese en tast het ook de fotoprotectie aan." De testresultaten van de blauwe folie leveren echter nog steeds nuttige informatie op over de relatie tussen lichtopname en fotosynthese, CO2-productie en fotoprotectie. Ook leveren de testresultaten informatie over het mechanisme dat planten gebruiken om zichzelf te beschermen op zonnige dagen. "We proberen te begrijpen hoe deze processen worden gecoördineerd. Het einddoel is om de planten op steroïden te houden zodat ze maximaal kunnen groeien. Daarbij maakt het niet uit of het nu een bewolkte of zonnige dag is," vertelt professor Cazzonelli.
Kameleonglas' het einddoel
Inzicht in hoe planten reageren op verschillende lichtspectra en intensiteiten biedt de mogelijkheid om toekomstige folies te ontwikkelen die actief reageren op veranderende lichtomstandigheden om de groei van planten te maximaliseren. "Hopelijk zal dit in de toekomst leiden tot de ontwikkeling van folies die bijna als een kameleon zijn. Daarbij kunnen ze hun spectrum en eigenschappen veranderen afhankelijk van of het een zonnige of bewolkte dag is," vertelt professor Cazzonelli. "Dat is het einddoel."
"Uiteindelijk moeten we in de folie een goede balans vinden tussen de efficiëntie van het energiegebruik en de vraag of je streeft naar een hogere productiviteit of de voedingswaarde van het gewas." Folies voor de kas worden gefinancierd door Hort Innovation met behulp van de onderzoeks- en ontwikkelingsheffing voor de groentesector en bijdragen van de Australische overheid.
Voor meer informatie:
AUSVEG
http://www.ausveg.com.au/