Een kas is een prachtuitvinding om ook jaarrond gewassen te kunnen verbouwen waar dat vanwege het koude of warme klimaat lastig is. Door de glazen ramen komt daglicht binnen, dat wordt omgezet in warmte, die de kas vasthoudt. Alleen is die warmte er niet altijd op het juiste moment. Overdag kan het te warm worden in de kas, terwijl die warmte juist ’s avonds of ’s nachts nodig is omdat het dan te koud is.
De warmtebatterij van Thermeleon slaat die warmte van de dag gratis op en geeft deze ’s avonds af, en bespaart zo energie. Overdag koelt hij de kas en kunnen de ramen meer gesloten blijven. Door teveel raamventilatie lekt nu CO2 weg en die is belangrijk voor de plantengroei. Als een teler actief koelt, dan bespaart de Warmtebatterij ook op elektriciteit. De batterij zorgt voor een stabieler binnenklimaat, met minder hitte- en koude stress voor het gewas, wat goed is voor de gewasgroei.
Bakstenen muur
Het concept is een beetje te vergelijken met de bakstenen muren, de ‘fruitmuren’, die in de late Middeleeuwen in Nederland en België werden geïntroduceerd, waar gewassen naast werden geplant. Die stenen geven ’s avonds de opgeslagen warmte van de dag af. De huidige moderne Chinese zonne-kas maakt nog steeds gebruik van dit effect.
“Zo’n muur stelde ons in de 16e eeuw in staat om in Nederland de eerste mediterrane vruchten te telen. In de glazen hightech kas van vandaag zijn we dat concept een beetje vergeten. Wat wij doen is het oude concept van warmte-bufferende elementen in een innovatief jasje terugbrengen in de kas”, zegt oprichter en CEO Jildou de Jong van Thermeleon.
Wereldprimeur
De Thermeleon warmtebatterij is geen traditionele batterij met batterijcellen of elektrolyten, maar bestaat uit verschillende vormen met zogeheten Phase Change Materials (PCM), die op verschillende plekken in de kas aan te brengen zijn. Die elementen laden en ontladen passief door temperatuurverschillen. Als die materialen veranderen van vast naar vloeibaar (smelten) absorberen ze warmte en koelen ze de omgeving. Als de temperatuur daalt, veranderen ze terug van vloeibaar naar vast (stollen) en geven ze de opgeslagen warmte terug.
“Het is een passief systeem dat geen energie verbruikt en geen gassen uitstoot. De werking van deze materialen is al vaak onderzocht, maar het is nog nooit op commerciële schaal in een hightech kas toegepast. Ons is het voor het eerst gelukt om een warmtebatterij speciaal voor hightech kassen te ontwerpen, en in een kas van 1 hectare te lanceren. Een wereldprimeur”, vertelt De Jong.
Etalage van de wereld
Dat was in een kas van Koppert Cress in het Westland. Uit de testresultaten en nader onderzoek blijkt dat de Warmtebatterij in verschillende type kassen ingezet kan worden, bestaande en nieuwbouw, voor een breed scala aan gewassen. Van komkommers en tomaten tot bloemen. Dit jaar worden nieuwe projecten bij diverse telers opgestart.
“Er is veel interesse van telers. We willen ons eerst op Nederland richten, want dat is op dit gebied de etalage van de wereld”, zegt De Jong. “Iedereen kijkt naar Nederland. We krijgen aanvragen van telers en partners uit de hele wereld en we bereiden ons voor om hier binnen enkele jaren optimaal op in te spelen.”
De warmtebatterij van Thermeleon is getest in de kassen van Koppert Cress | Credit: Koppert CressEigen fabriek
Inmiddels beschikt Thermeleon over een eigen fabriek in Zuid-Holland, waar de warmtebatterijen en de verschillende onderdelen worden geproduceerd en aan tuinders worden geleverd. Door het opschalen van de productie wordt de technologie toegankelijk voor een grote groep telers in Nederland.
De Venlokas moet verduurzamen
De meest gebruikte hightech kas ter wereld is een Nederlandse uitvinding: de Venlokas. 80 procent van de hightech kassen ter wereld zijn van dit type en gebouwd of ontworpen door Nederlandse bedrijven. De kas bestaat uit een skelet van verzinkt staal en aluminium, met glazen ramen ertussen.
Hij geldt wereldwijd als een kas waarin telers zeer efficiënt groente en siergewassen kunnen verbouwen. Zelfs in een woestijn. In het Westland staan er zoveel dat we van een glazen stad spreken. Momenteel komt 85 procent van het energieverbruik van deze kassen uit fossiele brandstoffen, in Nederland vooral uit aardgas. De sector heeft als doel om dit in 2040 naar nul te brengen, en klimaatneutraal te zijn.
Volgens het CBS verstookt de glastuinbouw zo’n 3,9 miljard kuub aardgas per jaar. Daarbij stoot de sector 3 procent van alle CO2 in Nederland uit. Omdat aardgas voor tuinders goedkoop was en nauwelijks werd belast, bouwden ze grote warmtekrachtkoppeling-installaties (WKK) die zowel warmte voor de kassen als elektriciteit kunnen opwekken. Die elektriciteit verkopen ze. De WKK-installaties in de glastuinbouw wekken zelfs 10 procent van alle gebruikte elektriciteit in Nederland op. Nu de belasting op aardgas stapsgewijs toeneemt en tuinders zelfs een CO2-heffing moeten betalen, neemt de urgentie om te verduurzamen en energie te besparen toe.
Energiebesparing
Voor het verduurzamen van de glastuinbouw worden verschillende oplossingen onderzocht. Geothermie, waarbij de WKK-installaties of lokale warmtenetten in de toekomst worden aangedreven door aardwarmte uit de bodem, is er een van. Een andere is de aanleg van warmtenetten, die de restwarmte van de industrie uit het Rotterdamse havengebied gebruiken.
Beide oplossingen hebben ook nadelen en risico’s, zoals het zoeken naar goede geothermieputten of de aanleg van dure pijpleidingen. “Daarom moet, aanvullend, 35 procent of meer van de verduurzaming uit energiebesparing komen. Daar valt de warmtebatterij onder, omdat wij zowel op koelen als op verwarmen besparen”, stelt De Jong.
“Met de warmtebatterij kunnen telers 10 tot 30 procent besparen op hun energierekening. Hoeveel precies, dat verschilt per teler en per kas, en kunnen wij op maat inschatten door onze rekenmodellen, waarin we ook met TNO en universiteiten samenwerken.”
Hightech
De Jong studeerde technische natuurkunde aan de TU Delft. Via een adviesopdracht voor klimaatcomputers ontdekte ze hoe hightech de glastuinbouwsector is. Ze richtte Thermeleon in 2020 op met een andere oud-studente van de TU Delft: Liesanne Wieleman. Die is inmiddels niet meer actief bij de start-up. De Jong en haar team zijn vanuit de Van Nellefabriek in Rotterdam verder gegaan met het ontwikkelen van de warmtebatterij. Dankzij samenwerking met innovatieve koplopers Koppert Cress en DivisionQ gingen in 2021 de eerste kastests van de materialen en productvarianten van start.
Thermeleon won samen met Skytree, Voltiris en Fotoniq de wedstrijd voor de ‘Kas van de Toekomst’ | Credit: Rolf van KoppenKas van de toekomst
In oktober vorig jaar won Thermeleon samen met drie andere bedrijven de ideeënwedstrijd van Dragons Den voor de ‘Kas voor de Toekomst’. In dat concept wordt de warmtebatterij gecombineerd met Direct Air Capture-machines van Skytree, die CO2 uit de lucht halen en aan de telers leveren. Dit als alternatief voor de fossiele CO2 die ze gebruiken.
Die machines krijgen hun stroom van de zonnemodules die Voltiris speciaal heeft ontwikkeld voor kassen. Die modules laten het benodigde licht voor de gewassen door en zetten de rest om in groene stroom. De derde partner, Fotoniq, levert een spraycoating die ervoor zorgt dat het zonlicht beter verspreid wordt in de kas. Daardoor worden licht en temperatuur gelijkmatiger verdeeld. De warmtebatterij draagt ook bij aan die gelijkmatigere temperatuurverdeling, waardoor gewassen minder hitte- en koude-stress ondervinden en ramen vaker dicht kunnen blijven.
“Een teler wil één totaaloplossing voor zijn kas. Daarvoor moet je samenwerken en de synergie opzoeken. Samen kunnen we die kring sluiten en haken we aanvullende bestaande en nieuwe technieken aan om de Kas voor de Toekomst te realiseren”, zegt De Jong.
Tomaat van de toekomst
De vier bedrijven zijn nu ook bezig met de ‘tomaat van de toekomst. In dat project willen de vier de echte, maatschappelijke kosten van het telen van tomaten in kassen in kaart brengen en een tomaat telen die niet alleen duurzaam, maar ook rendabel en voedzaam is. De Jong: “We gaan met de duurzame ‘kas voor de toekomst testen hoe die bij het telen van tomaten presteert ten opzichte van een reguliere kas. Qua duurzaamheid en kosten. Daarbij zijn we van plan een aantal grote partijen aan te haken. We noemen dat onze ‘man on the moon-mission’.”
