Potentie van PCM in de glastuinbouw

Beschrijving

Doel:
Bepalen in welke teelt en welk teeltsysteem Phase Change Materials (PCM) het beste aansluit, en welke rol het kan spelen in de fossielvrije glastuinbouw.

Projectbeschrijving:
Het gebruik van Phase Changing Materials (PCM) is nog weinig onderzocht wat het kan bijdragen aan een fossielvrije glastuinbouw, maar biedt mogelijk veel potentie. Met name voor meer solitaire gebieden/bedrijven waar restwarmte of geothermie dus geen optie is. Het gebruik van PCM maakt het mogelijk om tijdens diens faseovergang een grote hoeveelheid warmte op te slaan in het materiaal; bijvoorbeeld van vloeistof naar vaste stof. Door het selecteren van het juiste type PCM is het mogelijk op een specifiek temperatuurbereik een grote hoeveelheid warmte te bufferen. Hierdoor kan met een relatief klein volume een grote hoeveelheid energie worden opgeslagen. Het overschot aan warmte wordt overdag opgeslagen zodat de kas gekoeld wordt, welke in de avond weer wordt afgegeven waardoor de kas verwarmd wordt. Daardoor kan worden bespaard op fossiele bronnen.

In dit project wordt:

• De recente ontwikkelingen van PCM-technologie in kaart gebracht inclusief de kansen die het kan bieden voor de glastuinbouw sector.
• In kaart gebracht wat de voor- en nadelen per teelt en teeltsysteem zijn en de potentiële risico’s door de PCM-technologie
• Selectie gemaakt voor welke teelt de PCM-technologie de meeste waarde kan bieden

De aanpak bestaat uit drie werkpakketten:

1.  Beschrijving temperatuurprofielen per teelt
   Om het effect van PCM op kasklimaat te onderzoeken moet eerst worden gekwantificeerd wat de huidige temperatuurstrategieën zijn in diverse teelten. Dit wordt gedaan middels interviews met Delphy adviseurs en eventueel aangevuld met literatuuronderzoek. Op basis van het temperatuurprofiel en de knelpunten van de teelten wordt een voorselectie gemaakt van een aantal teelten waarvan een simulatie wordt gedraaid van een teelt met en zonder PCM.
2. PCM simulaties
   Simulaties worden uitgevoerd om het verschil tussen temperatuurprofielen met en zonder PCM aan te duiden. Als input wordt informatie uit WP1 gebruikt, de output is een tijdlijn voor het temperatuurprofiel (dag-nachtcyclus) met en zonder PCM voor de geselecteerde teelten bij 4 seizoenen;
3. Bepaling potentie/doelgroepen.
   Als duidelijk is welk effect PCM heeft op deze teelten kan worden bepaald in welke teelten en teeltsystemen dit effect goed aansluit op de teeltstrategieën door te focussen op vragen als:
   1. Wat is het effect van de veranderde temperatuurstrategie op het gewas?
   2. Wordt een knelpunt in de temperatuurstrategie door het gebruik van PCM opgelost?
   3. Welke potentie heeft PCM in het besparen van energie door minder te verwarmen?
   4. Welke potentie heeft PCM in het voorkomen van CO₂ uitstoot door minder te ventileren?

Resultaten

PCM heeft in potentie een grote bijdrage aan energiebesparing in de glastuinbouw. Doordat het warmteoverschot overdag en de warmtevraag in de nacht worden beperkt zijn met name warme kasteelten met een lage DIF interessant. De bijpassende teelten zijn vruchtgroenten (tomaat, paprika, komkommer, aubergine) en warme sierteelt (chrysant, anthurium, phalaenopsis). De integratie aan de gevels is voor vrijwel elk gewas interessant, zelfs aardbei. Aan de randen van de kas zijn standaard namelijk de extreemste klimaatomstandigheden, waardoor als bijkomend voordeel hittestress en koudeschade kan worden voorkomen. PCM heeft als voordeel dat het ook warmte opslaat en afgeeft ’s nachts. Voor een hogere energiebesparing van PCM is wel een grote kasintegratie nodig voor een hoge energiereductie. Dit is op verschillende manieren mogelijk, maar voor de meeste teelten met hoge lichtbehoefte dient de kasintegratie hierop afgestemd te worden, zodat de plant optimaal kan groeien zonder ongewenst lichtverlies.