Glas

Achtergrond laatste update:23 dec 2008

Kelder wordt thermische accu

Sommige telers willen wel een geconditioneerde kas met koeling, maar hun bedrijf staat op een locatie die ongeschikt is voor de aanleg van aquifers. Of de teler verliest liever geen ruimte aan gigantische buffertanks voor de dagvoorraad aan warmte en kou. Een slim kanalensysteem onder de kas kan dan een oplossing zijn.Door Peter Visser

Je bent aardbeiteler en wilt je kas kunnen koelen door
de temperatuur ‘s avonds snel te laten dalen naar zo’n 10 graden Celsius. Ook
wil je de kas overdag weer in korte tijd terug krijgen op een hoge temperatuur
Mogelijkheden daarvoor uit de semi-gesloten kas staan je daarom wel aan. Door de
ligging van je bedrijf, dicht bij een grote rivier, is efficiënte bronnen boren
voor de opslag van warmte en kou (aquifers) echter niet mogelijk, door veel
waterstroming diep in de ondergrond. De andere optie, giga buffertanks voor de
opslag van een dagvoorraad warm en koud water zie je niet zitten. Wat is er dan
nog mogelijk? Aardbeiteler Marcel Dings in Belfeld zat met dit probleem en
kwam in contact met adviesbureau Climeco Engineering. Daar bedachten ze een
oplossing om koud water en laagwaardig warm water voor een korte termijn net
onder de grond op te slaan. Die oplossing is in praktijk gebracht in een
gesubsidieerde proef (zie kader Stierenstal). De gebruikte techniek is ook goed
inzetbaar als dagbuffering op bedrijven met aquifers. Door de grote
opslagcapaciteit net onder grond kan worden volstaan met minder grote
warmtepompen of aquifers, wat bespaart op investeringen. Climeco verwacht zeker
geen meerkosten ten opzichte van de aanleg van een traditionele bovengrondse
waterbuffertank. Zeer waarschijnlijk pakt de aanleg van de opslag net onder de
grond zelfs goedkoper uit. Met een dergelijke opslag valt ongeveer 150 Watt per
vierkante meter kas te koelen.

CompartimentenDe opslag van warm en koud water bij het
systeem van Climeco vindt plaats in kanalen net onder de grond, in twee
langwerpige, enkele meters diepe, betonnen kelders. Eén daarvan is voor de
opslag van laagwaardig warm water, de ander voor de opslag van koud water. Deze
ondergrondse buffer kan bijvoorbeeld onder de schuur of het betonpad worden
aangelegd, zodat de daarvoor toch al aangelegde fundering dubbel valt te
benutten.Door de vaak geringe hoogte onder de grond is het lastig voldoende
verticaal gestapelde waterlagen aan te brengen, zoals bij traditionele
bovengrondse warmtebuffertanks. Terwijl voor de opslag van kou en van
laagwaardige warmte juist grote hoeveelheden water nodig zijn. Climeco bouwde
daarom, behalve een verticale temperatuurgelaagdheid, ook horizontale
compartimenten in de kelders op. Hierdoor ontstaat een structuur als in cellen
van een accu. Alleen slaat deze ‘thermische accu’ warmte en kou op in plaats van
elektriciteit. Op een relatief beperkte oppervlakte is hiermee veel energie te
bufferen.

Langzame verdringingIn de koude kelder wordt koud
water heel rustig onderin het eerste horizontale compartiment gepompt. De koude
onderlaag gaat tijdens het vullen langzaam omhoog. Bovenin het compartiment
wordt het daar aanwezige, minst koude water verdrongen. Dit water komt (via
enkele boorgaten) in een pvc-buis terecht, die het verder transporteert naar de
onderste laag van het horizontale compartiment dat ernaast ligt. Daar begint het
hele verhaal opnieuw, waardoor het minst koude water steeds langzaam een positie
verderop in de kanalen wordt gedrongen. Is kou nodig om de kas te koelen, dan
wordt de buffer vanaf de koudste kant van de kanalen geleegd. Vanaf de andere
kant stroomt retourwater uit de kas weer compartimentsgewijs terug in de kelder.
Sensoren in de compartimenten geven aan in welke mate de buffer gevuld is.

Rustige regelingIn de ‘warme’ kelder van de buffer
gaat het proces in tegenovergestelde richting (zie tekening). Warm water wordt
langzaam bovenin het eerste horizontale compartiment gebracht, zodat waterlagen
zich niet mengen. Onderin het compartiment brengt een overlooppijp het minst
warme water naar het volgende compartiment. Het warmste water rukt zo
staps-gewijs op in de kanalen. In die kanalen liggen steeds twee pijpen naast
elkaar, voor een rustige regeling. In de kanalen voor koud water zijn het er
drie, omdat voor koeling van de kas meer water nodig is dan voor
verwarming.Als water van 6 graden Celsius aan de koude kant in het
kanalenstelsel komt en het gaat er aan de andere kant op een temperatuur van 12
graden Celsius uit, dan is het gemiddeld dus in de grond 9 graden Celsius.
Hierdoor ontstaat maar een maximaal temperatuur- verschil van 3 graden Celsius
tussen water en omliggende grond, zodat warmteverlies van de buffer naar de
omgeving te verwaarlozen is. Als de kelder wordt gecombineerd met het betonpad
in de kas is wel vloerisolatie nodig, om geen effect op het kasklimaat te
krijgen.

DrukloosHet systeem is drukloos; alleen de
transportleidingen naar de kas geven wat weerstand. Dit vraagt minder energie
voor het pompen. Installateurs zijn altijd huiverig voor drukloze systemen, bang
als ze zijn voor storingen als ze het water soms niet aangezogen kunnen krijgen.
Doordat de kanalen in de kelder altijd helemaal vol water staan, kunnen de
pompen (die boven de kelders staan) echter altijd water aanzuigen. Alleen als
het systeem de eerste keer vol wordt gezet, is een tijdelijke hulppomp nodig om
water aan te bieden aan de zuigpompen. Bij een drukloos systeem zijn geen
expansie-installaties nodig. Omdat wordt gewerkt met een open systeem,
waarbij zuurstof in het water zit, moet de gebruikte apparatuur hier
wel tegen kunnen. Het keldersysteem is daarom helemaal voorzien van kunststof
kleppen en leidingen.

Kader

Aangepaste stierenstal
Voor de proef bij aardbeiteler Marcel Dings wordt de kou en warmte
opgeslagen in mestafvoerkelders onder een nooit gebruikte stierenstal op het
bedrijf. Dit resulteerde in twee kanalen van ruim 36 meter lengte, elk 4,5 meter
breed en 2 meter diep. Boven-gronds worden de warmte en kou geproduceerd met een
warmtepomp en benut in een afdeling van 4.200 vierkante meter. De helft van die
afdeling heeft luchtbehandelingskasten (lbk’s) met luchtslurven. De andere helft
heeft ter vergelijking lbk’s zónder slurven, waar ventilatoren de lucht vrij
uitwerpen. De gebruikte axiaal-ventilatoren kunnen met weinig druk toch veel
lucht verplaatsen. Eén lbk staat bij het betonpad onder de hangende teeltgoten,
de andere in het verlengde daarvan halverwege de goot. In elke 8-meter-tralie
bevinden zich twee van deze lbk-paren. De referentieafdeling omvat 4.200
vierkante meter met een traditionele klimaatregeling. In alle afdelingen zitten
per tralie twee aircoventilatoren bovenin de kas voor extra luchtbeweging,
waardoor de temperatuur-verdeling egaler is. Het project wordt financieel
ondersteund door de Europese Unie, Provincie Limburg en Industriebank
LIOF.

Redactie GFActueel

Of registreer je om te kunnen reageren.