KNAW

Research

Examination Energy-producing greenhouse

Pagina-navigatie:


Update content


Title Examination Energy-producing greenhouse
Period 01 / 2006 - unknown
Status Completed
Research number OND1318563

Abstract (NL)

[Probleemstelling]:
De stuurgroep Kas als Energiebron ziet het FiWiHex-concept als een goede mogelijkheid om een pilot van een energieproducerende kas te realiseren. In een onderzoek gekoppeld aan een experiment op praktijkschaal moet de haalbaarheid van dit concept worden aangetoond. Met de realisatie van de pilotkas zijn aanzienlijke investeringen gemoeid. Binnen het totale onderzoeksprojectplan, waarin de essentiële onderzoeksvragen zijn geformuleerd en waarin stappen met go/no go beslissingen zijn gedefinieerd, moet het afbreukrisico, voor zover mogelijk, worden geminimaliseerd.
Voorafgaand aan de definitieve go beslissing over de verdere investeringen in het onderzoek en de opzet van de pilotkas is daarom een vooronderzoek voorzien waarin een aantal essentiële vragen dienen te worden beantwoord.
De uitvoering van deze activiteiten liggen op het tijdkritische pad, in ogenschouw genomen dat in 2005 een voor het experiment geschikte kas beschikbaar komt. Om in een latere fase geen vertraging op te lopen is het starten van dit vooronderzoek, parallel aan het opstellen van het onderzoeksprojectplan, vereist.
[Doelstelling]:
De doelstelling van het hier voorgestelde vooronderzoek is vast te stellen in welke mate de volgende elementen een afbreukrisico vormen voor een grootschalig vervolgonderzoek en praktijkexperiment:
- De geschiktheid van de aquifer onder het gebied Bergerden inclusief standpuntsuitlokking van de vergunningverlener
- De corrosiedreiging bij direct gebruik van grondwater uit deze aquifer
- De verwachte jaarlijkse energiebesparing en temperatuurverdeling in de kas onder diverse omstandigheden
- De gemeten prestaties van seriematig geproduceerde FiWiHex warmtewisselaars
Op basis van de resultaten van dit vooronderzoek (gericht op risico analyse) moet de stuurgroep Kas als Energiebron een go/no go beslissing nemen over de verdere investeringen in het vervolg
[Inpassing en Randvoorwaarden]:
Het hier voorgestelde vooronderzoek is de eerste stap in een totaal onderzoek dat de bruikbaarheid van het FiWiHex-concept moet aantonen en is in de tijd naar voren gehaald, omdat de onderdelen van dit project op het tijdkritische pad zijn gelegen.
Randvoorwaarden voor het tijdig afronden van dit vooronderzoek zijn:
- Snelle opdrachtverlening aan A&F (uiterlijk 1e week november)
- Rechtstreekse en gelijktijdige opdrachtverlening vanuit de stuurgroep aan IF-
- Technology en het Nederlands Corrosie Centrum voor de uitvoering van de door hen uit te voeren werkzaamheden
- Beschikbaarheid van de eerste serie FiWiHex warmtewisselaars per half april 2005
[Risico s]:
Aan de inhoudelijke uitvoering van de werkzaamheden in dit project zijn geen bijzondere risico s verbonden. De grootste risico s zijn verbonden aan de planning van de afnametests omdat daarin is een hoge mate van afhankelijkheid van de opstart van de productie en eerste levering van de FiWiHex nulserie. Rekening houdend met levertijden van machines is half april de vroegst mogelijke datum voor levering van de eerste serie van 20 warmtewisselaars.
[Werkzaamheden, werkwijze(n)]:
De werkzaamheden in dit project zijn onderverdeeld in vier deelprojecten en de rapportage.
[Deelproject 1]:
Onderzoek aquifer
Door IF-Technology wordt een onderzoek uitgevoerd naar de geschiktheid van de aquifer onder het gebied Bergerden (inclusief standpunt van de vergunningverlener) en van aquifers in het algemeen voor de toepassing van het concept FiWiHex. Dit onderzoek wordt uitgevoerd conform de beschrijving in bijlage 1.
[Deelproject 2]:
Onderzoek corrosiegevaar
Het Nederlands Corrosie Centrum voert een onderzoek naar de corrosiedreiging door directe toepassing van bronwater (grondwater) in combinatie met de toe te passen materialen voor de locatie Bergerden en voor de belangrijkste tuinbouwlocaties in Nederland. Dit onderzoek wordt uitgevoerd conform de beschrijving in bijlage 2.
[Deelproject 3]:
Modelberekeningen
In dit deel gaat het om twee onderdelen:
· Een jaarrond berekening van het gehele concept om de beoordelen of de totaal capaciteit voldoende is om binnen de gewenste temperatuur en vocht klimaatcondities te blijven voor de beoogde teelt. Daartoe worden met behulp van het kasklimaatsimulatiemodel KASPRO jaarrond simulaties uitgevoerd voor de kas met FiWiHex uitrusting met de weergegevens uit een referentiejaar voor het desbetreffende gebied.
· Stromingsberekeningen om na te gaan of met de beoogde configuratie van warmtewisselaars bij verschillende omstandigheden een voldoend homogeen kasklimaat kan worden bereikt. Hiervoor worden stromingsberekeningen uitgevoerd voor een representatief deel van de kas (1 kap X 1 vak), met behulp van een computational fluid dynamics (CFD) rekenpakket. Van belang daarbij zijn drie condities: (1) koeling van de kas, (2) verwarming van de kas en (3) gelijktijdige verwarming en ontvochtiging.
Jaarrond simulatie
Het concept zoals beoogd en gespecificeerd door LekHabo wordt in KASPRO geïmplementeerd. De gewenste klimaatomstandigheden t.a.v. temperatuur en vocht worden vastgesteld in overleg met de in het kasexperiment beoogde tuinbouwondernemer. Uitgaande van een standaard referentiejaar voor de buitenklimaatomstandigheden wordt de koelings-, verwarmings- en ontvochtigingsbehoefte berekend,en wordt beoordeeld of de beoogde capaciteit voldoende is, of dat aanpassingen noodzakelijk zijn.
Stromingsberekeningen
a) In overleg met LekHabo en de tuinder worden de gewenste criteria in termen van maximale temperatuurverschillen en maximale temperatuur- en luchtvochtigheidniveaus vastgesteld voor het specifieke gewas. Vanwege de doelstelling om te komen tot een uiteindelijke beoordeling over de bredere inzetbaarheid van het systeem kan het nodig zijn de criteria voor verdere toepassing aan te scherpen. (Normaal gesproken moeten de temperatuurverschillen binnen een productiekas beperkt blijven tot < 0.5 C)
b) In overleg met LekHabo wordt een eerste ontwerp voor de FiWiHex lay-out vastgesteld. Deze lay-out wordt gemodelleerd m.b.v. een Computational Fluid Dynamics (CFD) rekenpakket. Voor het goed in beeld brengen van de stromingen en de temperatuurverdeling wordt gewerkt met een fijnmazig grid.
In het CFD-model worden de individuele warmtewisselaars in de beoogde opstelling en het teeltsysteem (roltafels) met daarop het gebruikte gewas opgenomen.
Met het model worden drie evenwichtssituaties (steady state) doorgerekend: uitsluitend verwarmen (wintersituatie), uitsluitend koelen (zomersituatie) en de situatie waarbij gelijktijdig één of meer van de FiWiHex wordt ingezet voor koeling en de rest voor verwarmen (situatie ten behoeve van ontvochtiging in voor- of najaar).
De vaststelling van de door te rekenen steady state condities wordt gemaakt aan de hand van histogrammen voor koel- verwarmings- en ontvochtigingsbehoeften die uit de jaarrond simulaties komen.
Aan de hand van de rekenresultaten wordt met de opdrachtgever overlegd of de gekozen configuratie voldoet. Indien aanpassing van de configuratie nodig wordt geacht, wordt het CFD-model aangepast. Afhankelijk van de afwijkingen van de gewenste condities in de kasruimte kan daarbij gedacht worden aan o.a. modificatie van de positionering van in- en uitlaatopeningen en aanpassing van de regeling van de FiWiHex. Vervolgens wordt de berekening voor de meest kritische situatie opnieuw uitgevoerd.
[Deelproject 4]:
Afnametest van 20 FiWiHex warmtewisselaars
Het doel van de afnametest is te bepalen of de warmtewisselaars voldoen aan de specificaties en of de regelaar goed functioneert. Daartoe volstaat het de warmteafgifte te bepalen bij een aantal door de meegeleverde regelaar geregelde luchtdebieten en bij een variërend waterzijdig vermogen. Impliciet wordt hierbij verondersteld dat als de warmteafgifte aan de specificaties voldoet, de koelcapaciteit dat ook zal doen.
De werkzaamheden voor deze test omvatten:
a) In overleg met de leverancier voorafgaand aan de productiefase vaststellen van de vereiste specificaties (warmteafgifte bij diverse debieten, regelbereik, elektriciteitsgebruik)
b) Opbouw van een testopstelling bestaande uit een stookinstallatie met warmwatercircuit, regelaar voor waterzijdig circuit en meetapparatuur voor de bepaling van water- en luchttemperaturen, waterdebiet, drukval over de FiWiHex en elektriciteitsgebruik (vermogensmeting).
c) Controle meting druktest bij HSH: de geselecteerde warmtewisselaars worden onder toezicht van A&F afgeperst met luchtdruk om te beoordelen of de soldeerverbindingen lekdicht zijn. Tevens wordt gecontroleerd of de gebruikte materialen conform de opgegeven specificaties zijn. Hierbij wordt uitgegaan van de vooraf vastgelegde productiespecificaties (conform ISO) door HSH die bij elke warmtewisselaar in de vorm van een certificaat worden meegeleverd.
d) Bepaling van de warmteafgifte en het opgenomen elektrisch vermogen bij drie luchtdebieten (100, 50 en 25%) en drie waterdebieten, alsmede de waterzijdige drukval over de warmtewisselaar, bij een steekproef van vier van de twintig units.
Uitdrukkelijk worden in deze fase geen duurtests uitgevoerd.
e) Vergelijking van de meetresultaten met de specificaties en bespreking daarvan met de opdrachtgever.
[Rapportage en projectmanagement]:
Dit onderdeel omvat een korte eindrapportage met daarin de conclusies van de onderdelen 1 t/m 4. De deelrapportages van deze onderdelen zullen als bijlagen worden toegevoegd. Onder dit onderdeel wordt tevens het projectmanagement en overleg begrepen.

Publicaties bij dit project zijn beschikbaar via deze Link

Related organisations

Related people

Project leader Dr.ir. J.C. Bakker

Related research (upper level)

Classification

A22000 Animal husbandry
A33000 Energy
D43000 Economics

Go to page top
Go back to contents
Go back to site navigation