Sinds 2010 is Koppert Cress één van mijn opdrachtgevers. Voor hen initieer en leidt ik projecten van technisch-innovatieve aard. Naast het ‘Energiedak’ zijn dit bijvoorbeeld de implementatie van LED belichting, meerlaags telen, waterzuivering en warmte- koudeopslag.
In het project ‘Energiedak’ heb ik nauw samengewerkt van Hans en Roy Bransen, ‘huiskassenbouwers’ van Koppert Cress en Leen van Leeuwen, verantwoordelijk voor klimaat en energie bij het bedrijf.
Ontwikkeling van een uniek energiedak voor Koppert Cress
Warmte- en koudeopslag in de bodem (WKO) is een geweldige techniek om de warmte die in de zomer aan een kas wordt onttrokken, te gebruiken om deze zelfde kas in de winter op duurzame wijze te verwarmen. Mijn klant Koppert Cress maakt al jarenlang succesvol gebruik van deze techniek om haar afhankelijkheid van fossiele brandstoffen te verkleinen. De samenloop van omstandigheden bij dit bedrijf maakte het mogelijk een uniek systeem van zonnecollectoren te ontwikkelen: het ‘Energiedak’.
Warmtegebrek
In 2010 bouwde Koppert Cress een nieuwe kas en verwerkingsruimte. De verwarming daarvan is volledig ingericht op het gebruik van laagwaardige warmte (< 40°C). Dit vormt een uitstekende combinatie met het gebruik van WKO, dat vanuit wet- en regelgeving ook op relatief lage temperaturen plaats vindt. In de provincie Zuid Holland, waar Koppert Cress zich bevindt, is de opslag van warmte in de bodem beperkt tot een maximum van 25°C. Om nog efficiënter met haar bronnen om te kunnen gaan, kreeg Koppert Cress middels een Green Deal toestemming tot 40°C te injecteren.
Om de ontstane mogelijkheden maximaal te benutten, liep Koppert Cress tegen twee uitdagingen aan. Allereerst was er een warmtegebrek op de energiebalans. Voor goed gebruik van WKO, zowel functioneel als vanuit wet- en regelgeving, is een balans tussen onttrokken en geïnjecteerde energie vereist. Daarnaast waren er op het moment van vergunnen van de Green Deal nog geen duurzame bronnen van water van 40°C in het bedrijf voorhanden.
Driftig zijn wij derhalve op zoek gegaan naar manieren om op duurzame wijze meer warmte in de bronnen op te slaan. Restwarmte uit de koelcellen werd aan de installatie toegevoegd en zelfs het naast het bedrijf gelegen oppervlaktewater werd regelmatig gekoeld. Toch bleef de behoefte aan meer (rest)warmte bestaan.
De verwerkingsruimte van Koppert Cress heeft een enorm plat dak, dat initieel bedoeld (en verzwaard) was om zonnepanelen (zon-pv) op te plaatsen. Door de relatief lage elektriciteitsprijzen en hoge investering is de businesscase voor zonnepanelen bij grootverbruikers relatief onaantrekkelijk. Deze vrij beschikbare ruimte bracht ons op het idee van het ‘Energiedak’.
Tyleenslang
Het water uit de WKO installatie komt met zo’n 5 tot 10°C uit de grond en komt, na het koelen van de kas met een temperatuur van 18 tot 25°C terug bij de bronnen. ‘Wat nu als we het hele dak volleggen met tyleenslangen en het water daar doorheen sturen?’ werd geopperd. ‘Dan kunnen we dat retourwater toch enorm verwarmen?’. Een logische gedachte, maar uitdagend in de technische uitvoering. De toon was echter gezet: ‘hoe kunnen we dat dak met eenvoudige middelen gebruiken om onze bronnen te laden?’.
Literatuuronderzoek bracht ons, naast de bekende ‘hoogwaardige’ plaat- en buizencollectors, bij dakbedekkingen en asfalt met geïntegreerde collectoren. Dakbedekking was er bij Koppert Cress echter al aanwezig, hetgeen deze oplossingen over gespecificeerd maakte. Daarnaast heeft de omgevingstemperatuur relatief veel negatieve invloed op de performance van deze systemen. Het principe van een zonnecollector is nu eenmaal dat van een broeikas: de straling maximaal binnen laten en de kou buiten. Dit sprak ons als ‘tuinbouwondernemers’ aan: ‘kunnen we geen kleine kasjes op het dak bouwen?’.
Een praktisch equivalent van de vele kilometers tyleenslang die werden geopperd, zijn de kunststof panelen die in veel mediterrane landen worden gebruikt om zwembaden op te warmen. We besloten deze combinatie letterlijk in de praktijk te brengen achter het bedrijf: een klein kasje met daarin de genoemde panelen. Ter vergelijk legden we ernaast eenzelfde set collectoren neer, zonder overkapping.
Ondanks de verre van optimale omstandigheden van deze praktijkproef, werd het principe ruimschoots bewezen. We waren in staat een significant deel van de zonnestraling om te zetten in warmte. De overkapping zorgde ervoor dat ook bij lage temperaturen de zonnestraling goed kon worden geoogst
Het dak op
De volgende stap was het opschalen van het principe naar een ontwerp dat schaalbaar en betaalbaar op het dak van Koppert Cress kon worden geplaatst. We besloten hiertoe ons te richten op de kassenbouwtechniek, die wij zo goed kennen.
Na de selectie van materialen, bouwen van prototypes en het doorrekenen op gewicht en windveiligheid, konden we het dak op. In 21 secties bouwden we een installatie van circa 2.000 m2 groot.
Sinds medio dit jaar draait het ‘Energiedak’. We zijn in staat het water minimaal 10°C op te warmen en hebben op deze manier een extra vermogen in de installatie tot onze beschikking dat kan oplopen tot wel 1 Megawatt. Op dit moment zijn we druk bezig met het optimaliseren van de regeling vanuit de klimaatcomputer en de finetuning van de overkapping van de secties, zodat we ook in de herfst maximaal kunnen oogsten.
Met het ‘Energiedak’ zet Koppert Cress op innovatieve en originele wijze een grote stap naar een fossielvrije teelt.
