Glas

Achtergrond laatste update:23 dec 2008

ElKas zet overtollige warmte om in elektriciteit

ElKas zet overtollige warmte om in elektriciteitIn Wageningen staat sinds kort de ElKas, met een dek in de vorm van een parabool. Het is de eerste kas die elektriciteit produceert. Waar in de huidige semi-gesloten kassen zonlicht wordt benut om laagwaardige warmte te oogsten, maken ze in de ElKas hoogwaardige elektriciteit van dit licht. DOOR PETER VISSERpeter.visser@reedbusiness.nl

Drie jaar geleden vroeg Wageningen UR Glastuinbouw
Energie Onderzoek Subsidie (EOS) aan, voor de bouw van de elektriciteit
producerende kas (ElKas). De aanvraag werd gehonoreerd door Senter Novem,
aangevuld met financiële steun van PT en LNV. Inmiddels is de proefkas van
75 vierkante meter in Wageningen officieel geopend door minister
Verburg.In de ElKas wordt een deel van de niet gebruikte zonne-energie in
een traditionele kas omgezet in bruikbare energie. Onderzoeker Piet Sonneveld
van Wageningen UR Glastuinbouw: “Dat kun je doen door warmte van de
zonne-energie te maken, maar dat is maar een deel van het jaar interessant. Wij
hebben er daarom voor gekozen om er duurdere hoogwaardige elektriciteit van te
maken, die kan worden teruggeleverd aan het elektriciteitsnet. De zonne-uren
overdag komen voor een groot deel overeen met de best betaalde teruglever-uren
voor stroom.”
Zonnewarmte concentrerenHet idee om elektriciteit te winnen, stuitte op
een paar hindernissen. “Je kunt niet het hele kasdek vol leggen met
fotovoltaïsche zonnecellen die de straling van de zon omzetten in elektriciteit.
Dan komt er geen licht meer bij de planten. Daarom zijn enkele innovaties
toegepast bij de ElKas.”Ten eerste kan net onder het kasdek een folie worden
getrokken die zonlicht selectief splitst: in PAR-groeilicht dat wordt
doorgelaten naar de planten en in het zogenoemde bijna infrarood licht (NIR) dat
weerkaatst naar de zonnecellen. “Ten tweede maken we de zonnewarmte-stralen
30 keer zo sterk als gewone zonnestraling door middel van een cirkelvormig
gebogen kasdek. Door die gerichte bundeling is maar een dertigste aan
oppervlakte nodig voor fotovoltaïsche cellen.’’ Als laatste zijn speciale
zonnecellen uitgezocht, die bestand zijn tegen de geconcentreerde zonnestraling
en deze efficiënt kunnen omzetten in elektriciteit.Gebogen kasdekOm de
zonnestralen goed te kunnen richten op de balk met zonnecellen, zit er een
speciaal dek op de ElKas. De voorgevormde roeden zijn in een parabool gebogen.
Daarin is boogvormig gehard glas geplaatst. De oppervlakte van de
boogconstructie is afhankelijk van de kapbreedte.In het brandpunt van het
holle kasdek bevindt zich het profiel met zonnecellen. Dit is gemonteerd op
mechanisch beweegbare armen, die ervoor zorgen dat de zonnecellen altijd
automatisch in het brandpunt blijven. “Als de zon hoger komt te staan, verandert
uiteraard de plaats van het brandpunt. De balk met zonnecellen beweegt dan mee,
met de snelheid van de uurwijzer van een horloge. Je ziet ‘m dus niet
lopen.”Eerst gaat het profiel met de zonnecellen erop naar een van tevoren
berekende plek. Daar wordt gemeten of het profiel helemaal goed zit en wordt
eventueel gecorrigeerd. De motoren die de zonnecellen steeds verplaatsen, vragen
slechts enkele procenten van de in totaal opgewekte elektriciteit.
Selectieve folieDe spectraal selectieve folie onder het kasdek
reflecteert ruim 30 procent van de zonnewarmte om daar energie mee op te
wekken. De folie is oprolbaar en wordt aan de binnenkant tegen het kasdek
getrokken. Aparte motoren rollen de folie op en af. Zowel bij het sluiten als
het openen krijgt de folie eerst extra ruimte, zodat hij doorhangt. Pas aan het
eind wordt het strak tegen het kasdek getrokken (bij het sluiten) of juist strak
op de rol getrokken (bij openen). Op basis van de mate van bewolking, in relatie
tot de temperatuur, wordt uitgerekend of het zinvol is het scherm te sluiten of
te openen.Door de reflectie van de folie neemt de warmtebelasting voor het
gewas af tijdens warme zomerse dagen en kunnen de luchtramen langer dicht
blijven. Daardoor is CO2 langer binnen te houden en mag een productiewinst
worden verwacht. Op de noordkant van de kas is een eenzijdige nokluchting
toegepast.De folie laat het voor de planten nuttige PAR-licht ongehinderd
door. “Je ziet de folie dan ook niet zitten. Het is volledig transparant,
glashelder. Als de folie gesloten is, kaatst wel een deel van het UV-licht
terug. Aan de noordkant kan dat licht echter ongehinderd binnenkomen, zodat geen
problemen worden verwacht met bijvoorbeeld een slechte bevlieging van de kas
door hommels.Op de proeflocatie van Wageningen UR Glastuinbouw in Bleiswijk
wordt bij roos momenteel bestudeerd wat het effect van de folie is op het gewas
en de teelt.Het gladde materiaal zal niet snel vervuilen, zoals een geweven
energiedoek. Het is tijdens een teeltwisseling van onderaf makkelijk schoon te
maken met een hogedrukspuit.Voor de besparing van energie is in de ElKas
gewoon een horizontaal schermdoek aanwezig bij de tralie, net zoals in
traditionele kassen het geval is.
Warmte winnenVan tevoren zijn voor de energie producerende kas diverse
typen fotovoltaïsche cellen getest. Onderzoeker Sonneveld: “Sommige, zoals
Germanium- of Gallium-Antimooncellen, pakken veel infrarode straling, maar zijn
wel 20 keer zo duur als andere typen. Ze geven ook maar de helft van de spanning
die bijvoorbeeld silicium-zonnecellen opleveren: 0,3 Volt in plaats van 0,6
Volt. Alles bij elkaar was het gebruik van die typen niet lonend.”Tijdens
piekmomenten in de zonneschijn leveren de zonnecellen 40 Watt per vierkante
meter kasdek aan elektriciteit. De gelijkstroom wordt met een omvormer omgezet
in wisselstroom, wat nodig is om aan het net te kunnen leveren. De gemiddelde
jaaropbrengst is 20 kWh per vierkante meter. “Bij een paar hectare is dat al een
aardige wkk.”Nadeel van zonnecellen ten opzichte van een wkk is wel de
geringere betrouwbaarheid ten aanzien van levering van elektriciteit naar het
net, door de afhankelijkheid van de zon. Bij sterk bewolkt weer kan de
elektriciteitsproductie namelijk wegvallen.Door de sterke concentratie van
de zonnestraling is waterkoeling nodig voor de fotovoltaïsche cellen, omdat deze
anders oververhit raken. Met het hierdoor opgewarmde koelwater is per jaar
mogelijk ook nog eens 100 kWh per vierkante meter aan laagwaardige warmte te
winnen. “Door de stroomsnelheid van het water kun je de mate van warmtewinning
flexibel regelen. Die is wel gekoppeld aan de elektriciteitsopwekking: voor elke
graad die de watertemperatuur omhoog gaat, gaat 0,5 procent aan
elektriciteitsopbrengst verloren. Dus als je 40 graden warmer water wilt, ben je
20 procent elektriciteit kwijt. Als echt meer warmte gewenst is, kan er ook voor
worden gekozen om deels warmte-collectoren te installeren in plaats van
zonnecellen.”Uit economische berekeningen blijkt dat de elektriciteit
producerende kas net financieel haalbaar is, door de combinatie van stroom- en
warmteproductie én opbrengstverhoging. Het rendement zal echter steeds beter
worden naarmate de gasprijs alsmaar verder blijft stijgen.

Kader

Draaien in elke richting
Het paraboolvormige dek van de ElKas staat precies op het zuiden gericht,
waardoor zonnestralen het efficiëntst worden opgevangen. Onderzoeker Piet
Sonneveld: “In de praktijk heeft een kas een vaste positie, maar deze proefkas
is in zijn geheel draaibaar gemaakt. Daardoor kunnen we toetsen wat andere
standen ten opzichte van de zon voor effect hebben. Want praktijkbedrijven komen
niet allemaal mooi op het zuiden te staan. Verwacht echter niet dat het
rendement hard achteruit gaat als de kas wat meer richting zuidoost of zuidwest
staat. Dat wordt anders als hij helemaal naar het westen gekeerd staat.”Om het
paraboolvormige dek schoon te kun-nen maken, moet nog een aangepaste dekreiniger
worden ontwikkeld.

Redactie GFActueel

Of registreer je om te kunnen reageren.