Energieverbruik glastuinbouw halveren

Leren van leds

De Nederlandse glastuinbouw is een krachtige industrie, maar ook een grootverbruiker van energie. Door nieuwe ‘recepten’ voor belichting te ontwikkelen, moet het mogelijk zijn om het energieverbruik te halveren. Een consortium van wetenschappers en bedrijven onderzoekt hoe je die recepten samenstelt. ‘We wilden samenwerken om elkaar te leren begrijpen, en het samenspel tussen planten en leds te begrijpen.’

Leo Marcelis in kas met paars licht

Als je ’s nachts door een gebied met veel kassen rijdt en de hele horizon geel ziet oplichten, weet je het meteen: in de Nederlandse glastuinbouw hangen een heleboel lampen. Als je die zuiniger kan maken, valt er dus ook een heleboel te winnen. Zelfs de helft minder energieverbruik moet lukken. Dat verwachten de deelnemers van het Perspectief-programma LED it be 50%. In dat programma slaan wetenschappers, telers, veredelaars en technologiebedrijven de handen ineen om het energiegebruik van belichte kassen te kunnen halveren.

Nog zuinigere leds

Het voornaamste middel om dat te bereiken is ledbelichting. Veel telers gebruiken nu nog hogedruknatriumlampen, die relatief veel energie verbruiken. Telers stappen daarom vaak over op leds. Dat scheelt al een hoop energiekosten, maar het kan volgens de onderzoekers van LED it be 50% nog veel beter. ‘Ons doel is om die leds nog zuiniger te maken. Wij willen daar een behoorlijke stap in zetten’, zegt de prof.dr. Leo Marcelis, die het onderzoeksprogramma leidt.

Optimale temperatuur voor planten

De warmtestraling die natriumlampen afgeven is niet alleen een teken van inefficiëntie, het kan ook echt een nadeel zijn. Planten hebben namelijk een optimum-temperatuur waarbij ze het beste groeien. ‘Op veel dagen heb je daardoor een warmte-overschot’, zegt Marcelis. ‘Ledbelichting die minder stroom verbruikt en minder warmte afgeeft, is dan dubbele winst.’

Leds tussen het gewas

Een bijkomend voordeel is volgens de onderzoeker dat je de ledlampen ook tussen het gewas kan zetten, in plaats van alleen erboven. ‘Een tomatenplant wordt zo’n drie meter hoog. Als je dan meer licht in het onderste deel van het gewas kunt laten komen, heb je een betere verdeling van licht over de bladeren.'

Belichtingsrecept

De ledlampen waarmee de onderzoekers experimenteren, zijn geleverd door Philips. Het bedrijf neemt deel aan het consortium en verwacht dat LED it be 50% veel waardevolle kennis gaat opleveren. Die besparing van 50 procent is dan ook zeker niet te ambitieus, aldus dr. Céline Nicole, senior plant scientist bij Signify, een bedrijf dat voorheen opereerde onder de naam Philips Lighting. ‘De kassen van tegenwoordig zijn al behoorlijk hightech. Dat zal de komende jaren alleen nog maar toenemen. De overstap naar leds is daar één voorbeeld van. Met het ontwikkelen van een beter ‘belichtingsrecept’, bijvoorbeeld voor de verdeling en samenstelling van het licht, kun je waarschijnlijk nog meer winnen.’

Architectuur van de plant

Dat belichtingsrecept is waar het programma uiteindelijk om draait. Marcelis ‘We proberen ervoor te zorgen dat de bladeren meer licht absorberen en dat die absorptie heel gelijkmatig over de bladeren verdeeld is. Het ene blaadje krijgt nu meer licht dan het andere. Wij maken modellen die de driedimensionale architectuur van de plant in beschouwing neemt. Daarmee onderzoeken we hoeveel licht er op de verschillende bladeren komt, en wat dit voor consequenties heeft voor de fotosynthese van die bladeren en uiteindelijk voor de productie aan tomaten.’

Leo Marcelis toont onderzoekskas met verschillende kleuren licht

Samenstelling van licht

Ook de samenstelling van het licht kan een wereld van verschil maken. Marcelis: ‘Samen met plantenveredelaars hebben we veertig verschillende tomatenvarianten genomen, en daar acht verschillende lichtspectra op gezet. De ene plant doet het beter bij blauw licht, de ander houdt juist van rood. Als je naar een toepassing wilt, dan kun je ras en lamp op elkaar afstemmen.’ Marcelis en collega’s willen achterhalen wat de genetische basis is van die respons, zodat de veredelaars daar weer mee aan de slag kunnen.

Planten bijsturen

‘Verder zien we bijvoorbeeld dat we de plant als het ware kunnen bijsturen door de juiste combinatie van lichtkleuren’, zegt Marcelis. ‘Zo worden er bijvoorbeeld relatief meer vruchten en minder stengel gevormd. We onderzoeken nu welk fysiologisch mechanisme daaraan ten grondslag ligt.’

Wetenschap en bedrijfsleven

Het is bij uitstek een onderwerp dat zich goed leent voor samenwerking tussen wetenschap en bedrijfsleven, aldus Nicole. ‘In het begin van onze samenwerking met universiteiten wist ik nog niet zo veel van de ontwikkelingen in de plantenfysiologie. De academici wisten weer minder van leds, lichtspectra en lichtverdeling. Onze strategie was om samen te werken om elkaar te leren begrijpen, en het samenspel tussen plant en led te gaan begrijpen. Zij werken aan een onderliggend begrip van die interactie, terwijl wij werken aan het licht en aan groeirecepten die in commerciële omstandigheden toepasbaar zijn.’

Te ingewikkeld voor trial and error

En juist dan is het onderliggende begrip onmisbaar, legt ze uit. ‘Het proces is domweg te ingewikkeld om enkel via trial and error mee te experimenteren. Het is namelijk heel systematisch werk: uitzoeken hoe lichtspectrum, lichtintensiteit en belichtingstijd in de plant interacteren, en de invloed van het klimaat in de kas daarop. Het is juist belangrijk om het mechanisme dat erachter zit te begrijpen, anders krijg je hooguit een ruw idee van wat de mogelijkheden zijn. We hebben die academische kennis dus hard nodig.’

Marcelis: ‘Nu we met leds elke specifieke lichtkleur, intensiteit, en lichtrichting kunnen kiezen, merken we dat er nog heel veel is dat we niet weten. Al die factoren zijn van invloed op elkaar, en er zijn ook allerlei interacties tussen de verschillende fotoreceptoren van de plant.’

Lichtuitstoot

Of dat nou ook betekent dat een nachtrit door het Westland of Noord-Limburg er anders uit gaat zien, durft de hoogleraar niet te zeggen. ‘Veel kassen gebruiken nu rode leds, omdat die nu het efficiëntst zijn, maar ik weet niet hoe zich dat gaat ontwikkelen. Die lichtuitstoot zal overigens steeds minder getolereerd worden: op veel plekken moeten kassen ’s nachts de schermen dicht hebben van de gemeente. Dat betekent dus ook dat de warmte dan binnen blijft, en ook daarbij spelen leds weer een grote rol.'

=====

Wetenschappers, telers, veredelaars en technologiebedrijven werken samen in het programma LED it be 50%. Ze zoeken naar manieren om het energieverbruik in de glastuinbouw te halveren door betere ledbelichting.

Consortium LED it be 50%