DEMONSTRATIEPROJECT HYACINT E(NERGIE)-LIJN
DEMONSTRATIEPROJECT HYACINT E(NERGIE)-LIJN Energiebesparende maatregelen zijn lonend tijdens heetstook hyacint Bij de teelt van hyacint wordt veel energie gebruikt, mede door de heetstookbehandeling om geelziek (Xanthomonas hyacinthi) te bestrijden. Uit onderzoek en in de praktijk blijkt dat er nog veel energie kan worden bespaard bij hyacint. Daarnaast is door de verschillende aanpassingen de werking van de heetstook te verbeteren waardoor er betere bacteriebestrijding optreedt en minder kwaliteitsverlies door heetstookschade. Dit alles levert een financieel voordeel op ten opzichte van concurrenten die minder energie besparen.
In het demonstratieproject “Hyacintenteelt, de E(nergie)-lijn” ligt de focus op de energiebesparing en kwaliteitsverbetering in de bewaring en heetstook van hyacinten. Op een drietal bedrijven in de verschillende teeltregio’s, namelijk de Bollenstreek, Kennemerland en het Noordelijk Zandgebied, is het energieverbruik tijdens drogen en bewaren intensief gevolgd en daar waar mogelijk bijgestuurd. Het energiebesparingspotentiaal bij hyacint is hoog. Er is binnen het project niet specifiek naar één energiebesparende maatregel gekeken, maar naar meerdere maatregelen die geïntegreerd worden toegepast op de drie verschillende bedrijven.
Schade De hoge temperaturen tijdens de heetstook zijn riskant voor de hyacintenbollen; er kan schade ontstaan. Typische heetstookschadebeelden zijn onder andere schijfrandnecrose, spruitnecrose, bloemnecrose, glazigheid en witte stip. Temperatuurverschillen en doorschieten in temperatuur zijn vaak de oorzaak van heetstookschade. Uit het oogpunt van bestrijding van de bacterie en het voorkomen van heetstookschade geldt dus: hoe egaler de temperatuur, hoe beter.
Tijdens de heetstookbehandeling werd van oudsher veel geventileerd (160 m3 buitenlucht per m3 product per uur) om vermeend zuurstofgebrek en CO2-overmaat te voorkomen en in palletkistencellen ook veel gecirculeerd (1.000 m3 lucht per uur per m3 product). Dit leidt onder andere tot een behoorlijk gasverbruik per ha hyacinten. Het gasverbruik bij hyacint is bijna tweemaal zo hoog als bij tulp. Het 2-laagssysteem is het meest gangbare systeem in de dagelijkse praktijk in de hyacintenteelt. De luchtverdeling in een 2-laagssysteem is vaak zeer onregelmatig maar is te verbeteren.
Foto 1: Schadebeeld witte stip, schade door heetstook bij hyacint
VENTILATIE Uit onderzoek blijkt dat voor plantgoed van hyacint de CO2-schadedrempel tussen 5.000 en 15.000 ppm ligt. De hoeveelheid ventilatie en circulatie die er voor nodig is om het CO2-gehalte onder de 5000 ppm te houden is, zelfs bij een erg hoge ademhaling, erg klein; niet meer dan respectievelijk 6 m3 per uur en 100 m3 per uur per m3 product. Door de ademhaling van de bollen en de warmteproductie van de ventilatoren loopt de temperatuur in de cel op en moet er dus eerder geventileerd worden om warmte en/of vocht af te voeren dan CO2. Belangrijk aandachtspunt hierbij is dat het minder ventileren geen afbreuk doet aan de kwaliteit van de behandeling en het product.
Warmteontwikkeling bollen Tijdens de bewaring van bollen wordt zetmeel omgezet in suikers voor het ademhalingsproces. In dit proces wordt bij de omzetting van suikers O2 gebruikt en CO2 en water geproduceerd. Hier komt warmte bij vrij. Door ventilatie en circulatie verdampt water waardoor de bollen afkoelen. De bewaring van bollen is dus een spel tussen afkoeling en opwarming. Daarom is het mogelijk dat de inblaastemperatuur van de palletkist verschilt van de uitblaastemperatuur. Dit evenwicht verschilt per perceel, bolmaat en/of cultivar. Ook de rooidatum is van invloed. Op een proeflocatie zijn tijdens de heetstook in een palletkist 7 temperatuurvoelers van boven naar beneden geplaatst (zie figuur 1). Hierbij is te zien dat de opwarmfase van de bovenste laag 15 uur duurt, 3 uur later zijn pas de bollen in de onderste laag op temperatuur.
Figuur 1: Heetstook in een palletkist met 7 temperatuurvoelers van boven naar beneden
Figuur 2: Ademhaling van twee cultivars na oogst en tijdens heetstook
Ademhaling (ml CO2/kg/uur)
45 40
50 44-44 38
45
38
40
35 30 25 20
30
35
30
25
25
15
Wanneer (hyacinten)bollen gerooid worden, in palletkisten worden gestort en later op de sorteerband vallen, treden kleine beschadigingen op waardoor de ademhaling toeneemt. Daarnaast neemt de ademhaling toe bij een hogere temperatuur. Deze effecten stapelen bij elkaar op. De heftigheid waarmee de ademhaling omhoog gaat en hoe lang het dan duurt voordat de bollen weer tot rust zijn gekomen verschilt per cultivar.
0 20-jul
25 20
10
15
5
Ademhaling
30
Temperatuur
Miss Saigon Pink Pearl Temperatuur
50
30-jul
9-aug
19-aug
29-aug
8-sep
18-sep
10 28-sep
Figuur 2 laat dat zien voor de cultivars Miss Saigon en Pink Pearl. Beide cultivars zijn half juli geoogst en hebben een week na het rooien nog een verhoogde ademhaling. Bij Pink Pearl is de ademhaling extra hoog omdat deze bollen net van de sorteerband kwamen. Door de temperatuursverhoging van 25°C naar 30°C wordt bij beide cultivars de ademhaling ongeveer anderhalf keer zo hoog. Na vier weken zijn de effecten van oogsten en sorteren verdwenen en is de ademhaling fors afgenomen. Wanneer de temperatuur naar 38°C gaat en twee weken later naar 44°C, neemt de ademhaling weer toe.
Conclusie ventilatie
Figuur 3: Gewichtsverlies verschillende cultivars tijdens bewaarseizoen.
0%
5-‐7
25-‐7
14-‐8
3-‐9
23-‐9
13-‐10
2-‐11
gewichtsafname
-‐5% -‐10% -‐15% -‐20% -‐25% -‐30% -‐35%
Anne Marie Bleu Pearl Pink Pearl 1 Delfs Blauw Pink Pearl 2
Gewichtsverlies Door meer of minder buitenlucht in de cel te brengen is de relatieve luchtvochtigheid (RV) van de cellucht te beïnvloeden en daarmee de kwaliteit van de bollen. Een RV van meer dan 30% tijdens de 38°C geeft meer kans op aantasting door roet (Aspergillus niger) en heetstookschade. De RV tijdens de heetstookperiode in de cel is in het algemeen laag, alleen bij overgangen, zoals het begin van de 30°C en het begin van de 38°C, loopt de RV iets op. Over de gehele periode verliezen de hyacinten echter behoorlijk wat vocht, zie figuur 3.
Het advies is nu om tijdens de 30°C-periode 80 m3 per uur per m3 bollen te ventileren. Stuur op temperatuur en RV. Houd de RV vooral in de eerste twee weken van de 30°C goed in de gaten omdat de bollen dan nog relatief veel inwendig vocht bevatten. Onderneem actie als de RV oploopt. In de meeste situaties is iets meer ventileren dan een afdoende maatregel. Vervolgens is tijdens de 38°C- en 44°C-behandeling de ventilatienorm 40 m3 per uur per m3 product. Bij moderne met de klimaatcomputer geregelde cellen wordt tijdens de bewaring en de heetstook de luchtklep op minimum 0% en op maximum 100% gezet. Wanneer de temperatuur in de cel te laag is, sluit de luchtklep. Door de warmteproductie van onder andere ventilatoren en de hyacintenbollen zelf, loopt de temperatuur op. De luchtklep zal dan weer open gaan.
Resultaten circulatie Tijdens de metingen kwamen opmerkelijke resultaten tevoorschijn. Door rij 2 te verlagen naar 50% toeren bleek uit de resultaten dat deze rij 0,5°C lager was in temperatuur dan de overige 3 rijen met 100% toeren (zie grafiek 5). Dit verschil komt doordat de elektromotor van de ventilator bij 100% toeren veel meer warmte produceert en afgeeft dan de circulatieventilator op 50%-toeren. Hieruit blijkt dat het belangrijk is dat alle systeemventilatoren in de cel op hetzelfde toerental staan afgesteld om temperatuurverschillen te voorkomen.
CIRCULATIE Op de proeflocaties zijn metingen gedaan door PPO samen met DLV Plant in een cel tijdens de heetstook. Deze cel bestaat uit 4 rijen met palletkisten. Hierbij zijn dataloggers, die de temperatuur registreren, geplaatst in de middelste twee rijen van de cel. Per rij gaat het om meerdere dataloggers. Eventuele temperatuurverschillen zijn met elkaar vergeleken. In deze proefopstelling stond de ventilator op rij 2 op 50%-toeren en op rij 3 op 100%-toeren.
Tijdens het meten van de temperatuur bleek ook dat de lucht, die in het onderste kanaal over de betonvloer gaat, een fractie lager in temperatuur is. Dit betekent dat bij 1-laagsbeluchting de onderste laag kisten in temperatuur achterblijft daarmee waarschijnlijk ook de bacteriebestrijding. Vloerisolatie kan dit effect wat beperken, maar er treedt toch warmteverlies op door opwarming
van het beton. Bij een 2-laagssysteem is dit effect minder. Uit de metingen kwam ook naar voren dat de opwarmtijd in de cel van 30°C naar 38°C ongeveer 12 uur duurt. Tijdens de heetstookperiode is er een opwarmfase en een evenwichtsfase (figuur 4 en 5), waarbij de temperatuur gelijk blijft. In de grafiek van de opwarmfase valt op dat deze periode bij 50%-toeren ca. 2,5 uur langer duurt dan bij 100%. Met andere woorden; een deel van de bollen is pas 2,5 uur later op temperatuur. Als de evenwichtsfase na een tijdje bereikt is, valt op dat het temperatuurverschil tussen de in- en uitblaas bijna hetzelfde blijft. Het verschil in temperatuur ontstaat door de warmteproductie van bollen door ademhaling en afkoeling door de energie die nodig is voor de verdamping van vocht.
Figuren 4 en 5: Opwarmfase en evenwichtsfase tijdens de heetstook
Conclusie circulatie Op basis van de metingen adviseert DLV Plant om tijdens de bewaring en de heetstookbehandeling bij de 30°C en 38°C periode 500 m3 lucht per uur per m3 product te circuleren in plaats van de 750-1000 m3 lucht per m3 product, wat voorheen werd geadviseerd. Door de langere opwarmtijd zoals in figuur 4 zichtbaar is en verschillen in circulatielucht per palletkist, is het advies vooralsnog om tijdens de 44°C periode het product met 750-1000 m3 lucht per uur per m3 product te circuleren.
AANPASSINGEN SYSTEMEN EN MATERIAAL Luchtverdeling droogwand De luchtverdeling bij een 2-laagssysteem over de 4 tot 6 lagen in een kistenstapeling laat vaak zien dat de minste lucht door de middelste lagen gaat. De luchthoeveelheid per laag palletkisten is in een 2-laagsbewaarsysteem meestal van hoog naar laag namelijk: laag 4 > laag 1 > laag 2 > laag 3. Laag 4 en laag 1 drogen tijdens de bewaring van plantgoed normaal dan het meest uit, terwijl laag 3 het langste nat blijft. Naar de wand neemt dit effect in de rij palletkisten toe. Bij de deelnemende bedrijven zijn diverse zaken getest om de luchtverdeling over de kisten te verbeteren, zie figuur 6. Het betrof hier een 2-laagssysteem, 4 palletkisten hoog, een schuine wand in de systeemwand die van boven-achter naar beneden-
voor liep, en 2 rijen kisten per ventilator. Door het in deze situatie plaatsen van een schep bij de bovenste uitblaasopening is de luchtverdeling over de 4 verschillende lagen een stuk gelijkmatiger geworden. Door het plaatsen van afdekplaten (de oranje kolom) is het luchtverschil nog verder verbeterd. De spreiding over de lagen is hierbij teruggebracht van 30% naar 10%.
Figuur 6: Metingen verdeling luchthoeveelheid bij verschillende aanpassingen in systeem
700
oorspronkelijk met schep 9 cm met schep 15 cm idem + afdekplaten
600 500 400 300 200 100 0
Laag 1
Laag 2
Laag 3
Laag 4
Debiet per kist (27 Hz) Bij het terugbrengen van de circulatie is het ook belangrijk dat de luchtverdeling tussen de uitblaasmonden in de droogwanden zo homogeen mogelijk is. Kleine aanpassingen verbeteren vaak al het resultaat. Een 1-laagssysteem (met schuine wand) is eenvoudig aan te passen door middel van een schans en schuine balkjes. Zonder aanpassingen is de luchtverdeling over de lagen zeer ongelijk. Laag 1 krijgt gemiddeld per kist ruim 2,5 keer zoveel debiet dan laag 5. Bij een 2-laagssysteem geeft het met platen afdekken van de bovenste kisten een goed resultaat.
Foto 2: Afdekplaten boven op de palletkisten
Swing
Overdruk heetstookcel
Uit de metingen in de zomer van 2013 blijkt dat in het systeem waarbij twee rijen kisten door een ventilator van lucht worden voorzien, een forse ‘swing’ zit. Door de draairichting van de ventilator krijgt de ene rij veel meer lucht dan de andere rij. Dit kan bijvoorbeeld bij het opstoken naar de 38°C of 44°C de oorzaak zijn van het feit dat de ene rij eerder op temperatuur is of warmer wordt dan de andere rij. Uit metingen in 2014 blijkt dat als de druk voor de wand toeneemt doordat er palletkisten met een kleinere bolmaat voor de wand staan, het verschil (de swing) tussen de rijen afneemt. In een proefopstelling is een winddoek van acryl in de systeemwand gespannen, aan de onderkant van de interne schuine plaat haaks op de luchtstroom. In de systeemwand werd de swing daardoor kleiner. Dit ging alleen ten koste van het debiet ( gemiddeld 8% minder).
Uit oogpunt van energiebesparing wordt soms heel beperkt geventileerd. Dit kan prima, mits voldoende overdruk gerealiseerd wordt. Overdruk zorgt voor een goede temperatuurverdeling. Uit metingen op de praktijkbedrijven blijkt dat bij cellen met voldoende overdruk de temperatuurverschillen in de cel tussen de rijen kleiner zijn dan bij het ontbreken van deze overdruk. Voorzie de overdrukgaten bijvoorbeeld van een schuifklep. Dan kan bij beperkte ventilatie toch overdruk gecreëerd worden door de schuifklep op een “kiertje” te zetten.
Ventilatoren Met frequentieregelaars kan het toerental van de ventilatoren traploos worden aangepast. Dit is ook mogelijk bij gelijkstroomventilatoren wat de voorkeur heeft. Een verlaging van het toerental met 10% betekent een afname van de luchthoeveelheid met 10% terwijl het opgenomen vermogen met 25% daalt. Als bollen droog en geschoond zijn, kan voor de meeste bolsoorten het toerental vaak tot 50% of meer dalen. Dit geeft een energiebesparing van 70%.
Foto 3: De overdrukklep moet op een kier, de klep staat op deze foto te ver open
BESPARINGEN Door middel van de energiebesparende maatregelen zoals die in het project zijn getest, is de besparing te berekenen. Het totale energieverbruik van gas en elektra gaat omlaag. Doordat de circulatieventilator echter minder warmte produceert door het lagere toerental, is er meer gas nodig om de cel te verwarmen; zie figuur 7.
Figuur 7: Verschil in besparingen tussen 100% en 50% circulatie
MJ per 28 m3 kisten
30.000 25.000 20.000 15.000
gas
10.000
elektra
5.000 0
Circulatie 100%
Circulatie 50% (75% bij 44 grd)
50.000
elektra
MJ per 28 m3 kisten
gas Het totale energieverbruik bij het verminderen van de circu40.000 latie gaat omlaag met 38% zoals in de tabel 1 is af te lezen. Doordat gas relatief per eenheid energie goedkoper is dan 30.000 elektra gaan de kosten met 48% omlaag. 20.000 10.000 0
Circulatie 100%
Circulatie 50% (75% bij 44 grd)
Tabel 1
Energiebesparing (per 28 m3 bollen) bij de heetstook door verminderde circulatie Ventilatie met 40 m3/uur per m3 bollen en celtemperaturen 28 dagen 30°C, 14 dagen 38°C en 3 dagen 44°C.
Circulatie 100%
gas
m3
578
708
MJ*
20.322
24.886
€**
185
226
kWh
2916
422
elektra
Circulatie 50% (75% bij 44°C)
MJ*
26.244
3.800
€
350
51
totaal
MJ*
46.566
€
535
* primaire energie ** gasprijs €0,32, kWh prijs € 0,12
Besparing
-22%
86%
28.686
277
38%
48%
Conclusie besparing Bij het oude advies van 160 m3 buitenlucht per m3 bollen per uur bedroeg het gasverbruik ongeveer 4100 m3 per ha. Door dit te halveren naar 80 m3 daalt het gasverbruik naar circa 2300 m3 per hectare. Bij 40 m3 buitenlucht (het huidige advies tijdens 38°C en 44°C) daalt het verbruik zelfs naar circa 1200 m3. Dit geeft een besparing van 70%, overeenkomend met 2900 m3 gas en een besparing van bijna € 1000,-. Alles bij elkaar is het de moeite waard om de energiebesparende maatregelen toe te passen.
Colofon Het demonstratieproject Hyacint E(nergie)-lijn is uitgevoerd door DLV Plant en PPO in samenwerking met drie demonstratiebedrijven. De betrokken installateurs zijn Olof Schuur BV, Omnihout BV en Warmerdam Installatietechniek. Het project vond plaats in het kader van de demonstratieregeling ‘Schoon en Zuinig’. Het project is gefinancierd door het Europees Landbouwfonds voor Plattelandsontwikkeling; ‘Europa investeert in zijn platteland’, het ministerie van EZ aangevuld met bijdragen van de demonstratiebedrijven en betrokken installateurs.
Europees Landbouwfonds voor Plattelandsontwikkeling: Europa investeert in zijn platteland
DEMONSTRATIEPROJECT HYACINT E(NERGIE)-LIJN
