Als je met een onbevangen, natuurkundige blik naar schermen kijkt, kun je tot verrassende innovaties komen bij tomaat en paprika. Bij een balans tussen de inkomende zonne-energie en het warmteverlies hoef je in het ideale geval vrijwel niet te verwarmen. Vier Vlaamse instituten zijn een heel eind op weg om dat te bereiken. De crux zit in het gebruik van nieuwe materialen.

De praktijkproeven en de zoektocht naar geschikte materialen lopen inmiddels 2,5 jaar en zijn onderdeel van Glitch. Dat is een Interreg-programma, mede gesubsidieerd door de Europese Unie. Het streven is om een zo hoog mogelijke energiebesparing te halen, louter door schermen.
“We noemen het een energie-balancerend schermsysteem. Dat is de belangrijkste pijler om tot een klimaatneutrale kas te komen. Als aanvulling heb je daarbij een efficiënte manier van ontvochtiging nodig. Daarvoor zetten we een dampwaterpomp in, die lucht droogt met behulp van zout”, vertelt projectleider Filip Bronchart van onderzoekscentrum ILVO Vlaanderen.
Voor energiebalancerend schermen zijn nieuwe materialen nodig. “Ook materialen die er op het oog hetzelfde uitzien, kunnen erg verschillen in eigenschappen. We werken samen met de industrie, maar kijken verder dan de klassieke producenten”, vertelt hij.

Het ideale materiaal

Collega Luis Corbala Robles legt uit waar het ideale materiaal aan moet voldoen. “Elk schermmateriaal doet drie dingen met licht of straling. Een deel gaat erdoorheen (transmissie), een deel wordt weerkaatst (reflectie) en een deel geabsorbeerd. Dat geldt voor het hele spectrum; van PAR-licht tot langgolvige warmtestraling. Voor een nachtscherm speelt transmissie van daglicht geen rol; je mikt op hoge reflectie voor langgolvige warmtestraling aan beide zijden van het scherm. Voor dagschermen wil je een hoge PAR-transmissie. Om energie te besparen, heb je dan tevens een hoge absorptie van langgolvige warmtestraling nodig.”
Zowel het ideale nacht- als het ideale dagscherm bestaan in de praktijk nog niet. Vier Vlaamse onderzoeksinstituten hebben daarom de handen ineengeslagen. Universiteit Gent ondersteunt het onderzoek naar materiaaleigenschappen. ILVO doet labtesten met de materialen. Proefcentrum Hoogstraten (PCH) en Proefstation voor de Groenteteelt Sint-Katelijne-Waver (PSKW) voeren kasproeven uit met paprika en tomaat.
“Een lastig punt daarbij is dat er geen eenduidige normering bestaat voor de eigenschappen voor langgolvige warmtestraling. Je kunt de materialen dan niet vergelijken aan de hand van de specificaties van de fabrikanten. Een goede norm zou veel helpen”, zegt Bronchart.

Vier schermen

In het eerste proefjaar (2018-2019) combineerde Proefcentrum Hoogstraten bestaande schermmaterialen tot een vier-schermensysteem. Op hetzelfde dradenbed als het nachtscherm XLS 18 installeerden de onderzoekers een polyethyleen (PE) folie met anticondenscoating (AC). Hieronder hingen het schermdoek Luxous 1147 FR en een PE-AC folie op een dubbel dradenbed. Beide schermen gingen tegelijk open en dicht. Omdat de folies weinig vocht doorlaten, werd de luchtvochtigheid gereguleerd met een luchtbehandelingskast. Het gewas was paprika.
De onderzoekers vergeleken de prestaties van het vier-schermensysteem met een afdeling waarin twee SLS10-schermdoeken hingen. Corbala: “We waren verrast dat we in het eerste jaar al 41 procent energiebesparing haalden ten opzichte van de afdeling met de twee SLS-10 schermen.” In de laatste was 28,7 m³ gas (equivalenten) nodig. Bij het vier-schermensysteem was dat 16,8 m³.
De jaarproductie was gelijk, maar in de energiebalancerende afdeling lag die in het voorjaar wel hoger. Daar stond tegenover dat de vruchten kleiner waren en er iets meer brandvlekken voorkwamen doordat de PE-AC folies bij hoge instraling te veel licht doorlieten.
Corbala: “Dit was dus een proef met in de markt aanwezige materialen, die we niet als ideaal beschouwen. Polyethyleen houdt niet zo goed de warmte binnen; pas bij condensatie op het materiaal loopt de besparing op.”

Absorptie langgolvige straling

De vraag was dus hoe je de prestaties kunt verbeteren. Daarvoor heb je een materiaal nodig dat PAR-licht zoveel mogelijk doorlaat en tegelijkertijd warmtestraling in hoge mate absorbeert (en dus niet doorlaat). Bronchart: “Zo’n materiaal bestaat wel, namelijk PVDF. Het is brandvertragend en bovendien heel dun, zodat je het tot een klein pakketje kunt opvouwen. In Sint-Katelijne-Waver is het in het verleden met succes uitgetest. Maar de glastuinbouw heeft voor de fabrikant op dit moment niet de hoogste prioriteit als afzetgebied. We moesten dus op zoek naar een ander materiaal. Oerlemans Plastics heeft op ons verzoek een PE met een deel vinylacetaat, PE-VA, ontwikkeld.”
Daarmee heeft Proefcentrum Hoogstraten in seizoen 2019-2020 een nieuw systeem gebouwd voor een paprikateelt: drie dagschermen en een dubbel nachtscherm. “Daarmee kwamen we onder de 10 m³ gasverbruik, een besparing van 65% ten opzichte van de andere afdeling”, vertelt Corbala.

Dubbele reflecterende laag

Net als in de eerste proef installeerden de onderzoekers het ene PE-VA scherm op het dradenbed samen met een Luxous 1147FR doek. Het tweede werd gecombineerd met het nachtscherm. Daarvoor kozen ze een onorthodoxe benadering: Ze bevestigden een PhormiTex Eclipse 98 (van Phormium) tegen een XLS18 (van Svensson). Zo ontstond een nachtscherm dat aan beide kanten een glanzende reflecterende laag heeft om de uitstraling sterk te beperken.
Ook in het tweede jaar lag de productie van de energiebesparende afdeling gelijk aan die van de ‘traditionele’ afdeling. Het probleem van te kleine vruchten deed zich niet opnieuw voor. De hogere vroege productie bleef. Dit resulteerde in een 18% hogere financiële omzet voor de energiebalancerende afdeling.

Kinderziekten

Wel deed zich een probleempje voor: de folieschermen plakten aan elkaar bij een hoge zoninstraling. “Dat is op te lossen door het gehalte vinylacetaat wat te verlagen”, zegt Corbala. Afgelopen november is in Hoogstraten een nieuwe proef opgestart; deze keer met 3 PE-VA schermen die een lager gehalte vinylacetaat hebben en brandvertragend zijn. Het Luxous-doek is nu achterwege gelaten.
Ondertussen heeft het proefstation in Sint-Katelijne-Waver bij een onbelichte tomatenteelt de besparing in de nacht proberen te optimaliseren. Dat gebeurde met drie nachtschermen zonder luchtbehandelingskast. Onderaan twee schermen van polypropyleen met een laagje aluminium. Bovenaan Luxous 1147 FR. “Dit systeem werd vergeleken met de gangbare praktijk in Vlaanderen. Daarvoor hebben we een Phormitex Bright doek gebruikt”, vertelt Corbala. “In de nacht was de besparing 71 procent; dag en nacht samen kwamen uit op 40 procent.”
De folieschermen kunnen een speciale behandeling ondergaan waardoor ze dampdoorlatend zijn.

Naar 80% besparing

De energiebalancerende schermen blijven in de winter continu dicht. Bronchart: “De teeltverantwoordelijken bedienen ze op basis van de energiebalans. Als de kas genoeg opwarmt, kun je ze dus open doen. Maar in het voorjaar warmt het natuurlijk nog niet zo hard op. Het dubbele scherm kan open bij 80 watt instraling. Het bovenste als de temperatuur voldoende is opgelopen. Omdat PE-VA een hoge PAR-transmissie heeft, hoef je de schermen niet snel open te doen uit oogpunt van lichtverlies.”
Het streven is om tot 80% energiebesparing te komen ten opzichte van de gangbare praktijk. De resultaten van het lopende proefjaar zijn op het moment nog niet bekend. Het Glitch-project eindigt eind mei 2021. Het projectconsortium zoekt nieuwe financiering en bekijkt een aantal opties om de zoektocht naar betere materialen en de praktijktesten te kunnen voortzetten.

Tekst: Tijs Kierkels, beeld: ILVO, UGent, PSKW, PCH en Mario Bentvelsen