Alternatieve systemen voor het verwarmen van kassen voor het kweken van groenten en verse kruiden in de winter.
Als gevolg van stijgende prijzen voor fossiele brandstoffen en beperkingen op de uitstoot van CO2 en andere vervuilende stoffen, is er behoefte aan alternatieve systemen voor het verwarmen van kassen voor het verbouwen van groenten en verse kruiden in de winter. Een mogelijk alternatief is het gebruik van zonne energie. 's Nachts kassen verwarmen met zonne-energie vereist een combinatie van meerdere componenten op basis van de volgende principes: 1. opname van de energie van de zon (overdag), 2. opslag van de energie en voorkomen van verlies van energie naar de omgeving en 3 de energie 's nachts gebruiken.
De opname van zonne-energie wordt vergroot door de bodem af te dekken met een transparant plastic vel. De natte bodem heeft een capaciteit om een grote hoeveelheid warmte-energie op te slaan. Een aanvullende methode voor het opnemen en opslaan van zonne-energie is het plaatsen van horizontale en verticale transparante PE (polyethyleen) waterbuizen in de kastunnels (afb. 3 en 4). Het gebruik van zwarte PE om de waterbuizen te construeren zorgt voor een grotere warmteabsorptie dan de veelgebruikte transparante buizen.
Ook de oriëntatie van de kas kan de opname van zonne-energie vergroten. Een oost-west georiënteerde inlooptunnel zal aanzienlijk meer energie opnemen dan een vergelijkbare noord-zuid georiënteerde structuur. Plaatsing van de zelfdragende verticale waterbuizen aan de noordkant als een "muur van water" verhoogt de energieabsorptie en -opslag, waardoor de nachttemperaturen in de kas in Israël tot 16 C0 stijgen, afhankelijk van de lokale straling en klimatologische omstandigheden.
Energieverliezen naar de omgeving worden verminderd door de kas te bedekken met een dubbele laag kunststof platen met IR-blokkering, met een luchtspleet tussen de platen of door het gebruik van thermische schermen of isolatiedekens. Vanaf zonsondergang wanneer er geen warmteaccumulatie meer is, geven de waterleidingen en de bodem warmte-energie af aan het volume van de kas.
Soortgelijke praktische toepassingen van deze principes worden elders in de wereld gebruikt. In delen van China wordt zonne-energie opgeslagen in een dikke muur van modder of bakstenen. In Israël hebben we deze principes toegepast in inlooptunnels voor de basilicumteelt. Door de combinatie van deze componenten hebben we basilicum (een zomergewas) in de winter kunnen telen, terwijl we de productie verhogen, plantenziekten voorkomen en de kwaliteit verbeteren, terwijl de kosten en de uitstoot van broeikasgassen worden verlaagd.
Het gebruik van horizontale waterbuizen is geen nieuwe methode, want het werd al jaren geleden uitgeprobeerd. Hoewel de horizontale buizen enige bijdrage leveren aan het verwarmen van de kas, bevinden ze zich op de slechtste plek in de kas, de koudste en meest schaduwrijke plek, en zijn ze blootgesteld aan mechanische schade. Een unieke oplossing om de waterbuizen verticaal te plaatsen is een goede en effectieve oplossing voor de problemen van de horizontale waterbuizen. Ze staan zelfstandig ze worden niet ondersteund door de kasconstructie. Ze hebben een stevig frame gemaakt van een metalen huls, of worden ondersteund door een huls gemaakt van een metalen gaas.
De verticale buizen staan bloot aan de zon en zitten de arbeiders in de kas niet in de weg. Het is mogelijk om een veel grotere hoeveelheid water in de kas op te slaan om meer warmte-energie op te slaan. Door de verticale buizen correct te positioneren, worden schaduwproblemen in de winter verminderd en is het geschikt voor kassen met meerdere overspanningen en noord-zuid-oriëntaties in inlooptunnels.
De oriëntatie van de inlooptunnel heeft een grote invloed op de opname van zonne-energie. Door de oost-west oriëntatie komt er veel meer zonlicht in de kas. In de winter, als de zon laag staat, raken de zonnestralen in een scherpe hoek de kunststof overkapping van de noord zuid georiënteerde inlooptunnel. Hierdoor wordt een deel van de bundel gereflecteerd. De zonnestralen die de oost-west oriëntatie raken, staan bijna haaks, waardoor er veel meer licht in de tunnel komt, wat leidt tot hogere opbrengsten.
Deze kennis maakte plaats voor de ontwikkeling en bouw van de kas “Eden”. De kas “Eden” is oost – west georiënteerd en de verticale buizen bevinden zich aan de noordzijde. Ze vormen een "muur van water". Deze locatie heeft als voordeel dat er geen schaduw op het gewas is en er geen fysieke overlast is voor de arbeiders. In de inlooptunnel kan relatief veel water worden vastgehouden (8 m3 water in een inlooptunnel van 30 m lengte). De "muur van water" absorbeert de zonne-energie tijdens de relatief warme dagen en geeft de warmte af tijdens de nacht, waardoor optimale temperaturen voor de gewasproductie worden gecreëerd.
De reden voor het gebruik van water in de buizen is de hoge soortelijke warmte van water in vergelijking met andere materialen. Water is beschikbaar en zal de grond niet vervuilen als de buizen beschadigd zijn. Een warmtebeeld dat 's nachts is gemaakt, toont de warmte die is opgeslagen in de muur van water en de invloed op de planttemperatuur. De opbrengst van de basilicumoogst was in de winter beduidend hoger in inlooptunnels met een muur van water.
Concluderend hebben we een eenvoudig, duurzaam, niet-vervuilend, emissievrij systeem ontwikkeld voor het verbouwen van zomergewassen in de winter door de temperatuur te verhogen met alleen zonne-energie. Het is mogelijk om in de winter in Israël basilicum te telen door gebruik te maken van: PE-mulch, waterbuizen, thermische schermen en dubbele lagen PE-bekledingsmateriaal. De beste resultaten werden behaald door gebruik te maken van een wand van zwarte PE-waterbuizen die aan de noordzijde van de oost-west georiënteerde tunnel stonden.
Het oriënteren van de tunnel in oost-west richting heeft een aanzienlijk voordeel ten opzichte van noord-zuid georiënteerde tunnels. Deze methode maakte het mogelijk om basilicum vrij van winterziektes te telen zonder chemisch sproeien van fungiciden. Afhankelijk van de klimatologische omstandigheden is het mogelijk om slechts enkele van de bovengenoemde methoden te gebruiken om hoge opbrengsten van uitstekende kwaliteit te produceren.