Wheatfield Gardens, een teeltbedrijf in North Tonawanda in de Amerikaanse staat New York, beschikt over een kascomplex van 5 hectare om sla op water te telen. Sinds 2015 legt Paal Elfstrum, CEO en oprichter van Wheatfield Gardens, zich toe op verbeteringen en innovaties aan het complex. Toen de kans zich voordeed om een geavanceerd adaptief lichtbesturingssysteem te installeren, aarzelde Elfstrum naar eigen zeggen niet.
In 2018 installeerde Wheatfield Gardens dimbare LED's met lichtspectrumregeling en een op drempels gebaseerd besturingssysteem. "Onze originele lichtcontroller was veelomvattend", zegt Elfstrum, "maar eigenlijk ook overontwikkeld voor hoe wij wilden dat het licht geregeld werd."
Energiezuinige technologie
In 2019 heeft de Autoriteit voor Energieonderzoek en -ontwikkeling van de staat New York (NYSERDA) financiering verstrekt voor een Candidus adaptieve belichtingscontroller, een technologie die de hoeveelheid licht regelt die nodig is om de energie-efficiëntie van een kas te maximaliseren. De controller werd opgesteld in een testperceel van 200 m² bestaande uit 26 LED-armaturen boven een kweekvijver met botersla.
Twee percelen werden geconfigureerd voor dezelfde daily light integral (DLI). De bestaande controller was geprogrammeerd om tijdelijk uit te schakelen wanneer de combinatie van zonlicht en aanvullend licht de drempel van 500 micromol overschreed, en de adaptieve belichtingscontroller was aanvankelijk geprogrammeerd om de DLI-doelstelling te bereiken en later bijgewerkt om ook maximaal op energie te besparen via besturingsinstructies, waardoor de lichtopbrengst werd beperkt tot 50% vóór 9.00 uur om overschrijding van de DLI te voorkomen.
"Dankzij LED-belichting kunnen we ook in de winter concurreren. Als de zon in de winter schijnt, ontvangen we genoeg licht en de controller schakelt dan automatisch de lichten uit om energie te besparen", zegt Paal Elfstrum.
Elk perceel werd gemeten over een periode van zeven maanden om de relatieve energieprestaties te beoordelen. Ook de gewasprestaties werden gedurende deze periode gevolgd, met onder meer foto’s van de gewassen tijdens de groei en gewichtscontrole van de slakroppen bij de oogst.
Naast het direct meten van het energieverbruik in elk perceel, werd het energiebesparingspotentieel van de controller benut met behulp van de aan/uit- en dimsignalen die werden gecontroleerd door de Candidus-software. Geschatte energiebesparingen werden onafhankelijk geverifieerd om precies overeen te komen met het gemeten energieverbruik in de testgroep.
Resultaten
Er werd een aanzienlijk energiebesparingspotentieel waargenomen bij de adaptieve verlichtingscontroller. De energiebesparing bedroeg in januari ongeveer 4,4%, maar nam toe naarmate de dagen langer werden en bereikte uiteindelijk 52,2% in mei. Het energiebesparingspotentieel in de winter is lager door beperkt zonlicht en minder mogelijkheid om extra lampen te dimmen tijdens de periode waarin de lichten aan zijn. Het aanvullende belichtingssysteem dat op volledige intensiteit werkte, was onvoldoende om de beoogde DLI te bereiken, waardoor belichtingsarmaturen op zowel het controle- als testperceel in januari vrijwel continu op vol vermogen werkten.
De resultaten van de analyse wezen op een geraamde jaarlijkse energiebesparing van ongeveer 8,1 kWh/ft2, uitgaande van een basisstrategie van aan/uit-belichtingsregeling. Voor het installeren van de adaptieve belichtingscontroller op 0,4 hectare zou de terugverdientijd variëren van ongeveer 3,6 maanden (met een elektriciteitskost van € 0,043/kWh) tot 2,5 maanden (met een elektriciteitskost van € 0,086/kWh).
Er waren geen significante verschillen te zien in uiterlijk of gewicht van de kroppen sla.
Voordelen
Elfstrum zegt dat het echte voordeel van het installeren van de Candidus-controller de mogelijkheid is om de lichten actief te dimmen en dus kosten- en energiebesparend te werken. "Als de zon er doorkomt in de winter, ontvangen we genoeg licht zodat de controller de lichten automatisch uitschakelt en energie bespaart."
Elfstrum vindt ook het vermogen van de controller om de geschiedenis van het verlichtingsgebruik bij te houden een plus. "De controller heeft de functionaliteit die we wilden", zegt hij. "Het is intuïtiever dan alle andere controllers die we hebben overwogen, omdat het speciaal is ontworpen voor de teelt. Veel controllers zijn ontworpen door ingenieurs van verlichtingsbedrijven zonder tuinbouwervaring."
Voor meer informatie:
NYSERDA
www.nyserda.ny.gov