NL1021970C2

NL1021970C2 - Werkwijze voor het reguleren van de CO2 concentratie van de lucht binnen een gesloten ruimte waarbinnen gewassen worden geteeld.

Info

Publication number: NL1021970C2
Application number: NL1021970A
Authority: NL
Inventors: Willem Anton Jozef Appelman
Original assignee: Tno
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2002-11-21
Publication date: 2004-05-26
Also published as: ES2280817T3; DE60311303D1; EP1562414A1; AU2003283865A1; DK1562414T3; DE60311303T2; EP1562414B1; WO2004057945A1

Description

Titel: Werkwijze voor het reguleren van de CO2 concentratie van de lucht binnen een omsloten ruimte waarbinnen gewassen worden geteeld

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het reguleren van de lucht binnen een omsloten ruimte waarbinnen gewassen worden geteeld.

Voor de teelt van gewassen is CO2 een noodzakelijke factor omdat in 5 aanwezigheid van licht en onder opname van C02 fotosynthese plaatsvindt binnen de gewassen waardoor groei wordt bewerkstelligd. In het donker vindt daarentegen geen fotosynthese plaats en wordt er zuurstof door de gewassen opgenomen en CO2 afgegeven. Daar de vraag naar geteelde gewassen toeneemt en de beschikbare ruimte hiervoor in Nederland beperkt is, is in de 10 glastuinbouw de groeibevordering van gewassen van groot belang. De groei van gewassen kan bij voorbeeld bevorderd worden door assimilatiebelichting en door verhoging van de C02-concentratie binnen de ruimte waarbinnen de betreffende gewassen worden geteeld. Met name is de verhoging van de C02-concentratie een belangrijke teeltmaatregel. De CO2 die men voor dit doel 15 gebruikt, wordt in de meeste gevallen door de verwarmingsketel geproduceerd die voor de verwarming van de kas zorgdraagt gedurende de perioden dat er binnen de kas een warmtevraag bestaat. In veel gevallen wordt de C02 echter ook met de verwarmingsketel geproduceerd gedurende perioden dat er geen warmtevraag in de kas bestaat. In dergelijke gevallen is het mogelijk de 20 geproduceerde warmte op te vangen in zogenaamde warmtebuffers voor later gebruik. Vaak is er echter sprake van warmteverspilling. Aan de andere kant bestaan er perioden gedurende welke er binnen een kas een warmtevraag bestaat maar geen of een kleinere behoefte aan CO2 bestaat, bijvoorbeeld gedurende de nacht of gedurende de winter. De dan geproduceerde CO2 wordt 25 direct in de vorm van rookgassen aan de buitenlucht afgegeven. Derhalve is er niet alleen vaak sprake van warmteverspilling maar ook van een onnodige productie en uitstoot van C02. Het zal duidelijk zijn met het oog op strenger wordende normen ten aanzien van energiegebruik en C02-uitstoot dat er een grote behoefte bestaat de in kassen geproduceerde warmte en C02 op een 30 meer efficiënte wijze te gebruiken dan wel te verminderen.

1021970 ' I 2

Verrassenderwijs is nu gevonden dat de uitstoot van CO2 sterk I gereduceerd kan worden en de warmte efficiënter gebruikt kan worden wanneer I de C02-concentratie binnen de omsloten ruimte waarbinnen gewassen groeien, I gereguleerd wordt met behulp van een vaste stof die C02 adsorbeert en op een I 5 later moment weer afstaat.

De uitvinding heeft derhalve betrekking op een werkwijze voor het reguleren van de C02-concentratie van de lucht binnen een omsloten ruimte waarbinnen gewassen worden geteeld, waarbij C02 dat bij een I verbrandingsproces vrijkomt, wordt opgeslagen op een vaste stof en op een I 10 later tijdstip wordt afgestaan teneinde binnen de ruimte een gewenste CO2- concentratie te bewerkstelligen.

Volledigheidshalve wordt er op gewezen dat in het Britse octrooischrift nr. 2181364 A een methode is beschreven voor het reguleren van de lucht binnen een opslagruimte voor fruit. Met deze methode wordt C02 echter met 15 behulp van een adsorptiemiddel uit de opslagruimte verwijderd teneinde een langere houdbaarheid van het fruit te bewerkstelligen.

I Bij voorkeur wordt het CO2 van de vaste stof afgestaan wanneer er fotosynthese plaatsvindt in de omsloten ruimte. In het algemeen zal dit overdag zijn of in de avond wanneer van assimilatiebelichting gebruik wordt gemaakt.

20 De omsloten ruimte is bij voorkeur een kas, zoals die bij voorbeeld in de glastuinbouw wordt gebruikt.

I Het CO2 dat op de vaste stof wordt opgeslagen kan geproduceerd zijn I door een verwarmingsketel die de omsloten ruimte verwarmt gedurende I perioden dat er een warmtevraag in de ruimte bestaat, of hij kan van een I 25 andere bron afkomstig zijn. Dit zal doorgaans in de avond of nacht I plaatsvinden. Zulk een andere bron kan bij voorbeeld een verwarmingsketel zijn I die zich ergens anders op het bedrijfsterrein bevindt of een C02-bron die een I ander bedrijf toebehoort. In de laatste twee gevallen zal het duidelijk zijn dat de I vaste stof zich in een losse unit moet bevinden die getransporteerd kan worden.

30 In zulke gevallen wordt C02 buiten de omsloten ruimte opgeslagen op de vaste I stof, door bij voorbeeld rookgassen over de vaste stof te leiden, waarna de I losse unit binnen de ruimte wordt gebracht waarvan de C02- concentratie 3 gereguleerd dient te worden, hetgeen plaats vindt wanneer de vaste stof het opgeslagen CO2 afstaat. Dit laatste wordt bij voorkeur bewerkstelligd door buitenlucht over de vaste stof te leiden waardoor het C02 wordt afgestaan of het opgeslagen C02 van de vaste stof wordt afgestript. Met andere woorden, 5 C02 dat geproduceerd wordt gedurende perioden dat er en warmtevraag bestaat binnen de omsloten ruimte, en er geen fotosynthese optreedt, wordt opgeslagen op een vaste stof, waarna de opgeslagen C02 op een later tijdstip en wanneer er opnieuw fotosynthese optreedt, wordt afgestaan aan de lucht binnen de omsloten ruimte.

10 Bij voorkeur wordt het verbrandingsproces dat het C02 produceert binnen de omsloten ruimte zelf of in een nabijgelegen ruimte, bij voorbeeld een naastgelegen ruimte, uitgevoerd. Dit vindt in het algemeen plaats door middel van een verwarmingsketel die de ruimte verwarmt gedurende perioden dat er een warmtevraag bestaat binnen de omsloten ruimte.

15 In een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding bevinden zich zowel de verwarmingsketel als de vaste stof zich in de omsloten ruimte. In een nog meer geschikte uitvoeringsvorm bevindt zich de vaste stof in de omsloten ruimte terwijl de verwarmingsketel zich in een nabijgelegen ruimte, bij voorbeeld een naastgelegen ruimte, bevindt. In het 20 laatste geval kan er een groter volume aan gewassen in de omsloten ruimte worden geteeld. Het zal duidelijk zijn dat de geproduceerde C02 via een pijplijn of ander verbindingsstuk van de verwarmingsketel naar de vaste stof en/of de omsloten ruimte wordt geleid. In het algemeen zal er sprake zijn van een bed van vaste stof die zich in een vaste of losse unit bevindt. In een geschikte 25 uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding zijn .de verwarmingsketel en een bed van de vaste stof aan elkaar gekoppeld. Op deze wijze kan het rookgas van de verwarmingsketel direct over de vaste stof worden geleid waarbij C02 in het bed wordt opgeslagen. In een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding is een bed van de vaste 30 stof gekoppeld aan het C02-distributienetwerk binnen de omsloten ruimte. In het algemeen bestaat een dergelijk C02-distributienetwork uit een stelsel van 1021970 I geperforeerde slangen die in de nabijheid van het gewas, bij voorbeeld onder I het gewas en op de grond, zijn aangebracht.

I Zoals eerder aangegeven wordt er in veel ruimten waarbinnen gewassen worden geteeld, gebruik gemaakt van warmtebuffers. In een I 5 warmtebuffer wordt gegenereerde warmte opgeslagen die op een later tijdstip gebruikt kan worden. Dit is bij voorbeeld het geval wanneer ten behoeve van I CCVproductie de verwarmingsketel functioneert, maar er op dat moment geen I warmtevraag binnen de ruimte bestaat. Opgeslagen warmte kan dan op een I later tijdstip vanuit de warmtebuffer worden afgestaan gedurende perioden dat I 10 er een warmtevraag binnen de omsloten ruimte bestaat.

I De regulering van de C02-concentratie kan op een geschikte wijze I gekoppeld zijn aan een warmtebuffer die de temperatuur binnen de omsloten I ruimte reguleert. Een dergelijke uitvoeringsvorm is bijzonder efficiënt. De I warmtebuffer zal gedurende de dag, wanneer er warmte wordt gegenereerd I 15 voor de C02-productie, maar er weinig of geen warmtevraag bestaat, worden I opgewarmd. Wanneer nu de warmtebuffer gekoppeld is aan een bed van de vaste stof, zal er gelijktijdig een opwarming van de vaste stof plaatsvinden I waardoor de C02-opnamecapaciteit van de vaste stof zal afnemen waardoor C02 relatief eenvoudig vrij kan komen. Aan de andere kant, gedurende de I 20 avond en nacht zal de warmtebuffer voor een deel zijn warmte afstaan en derhalve afkoelen. Indien het bed van de vaste stof gekoppeld is aan de I warmtebuffer zal de vaste stof gelijktijdig afkoelen waardoor de C02- I opnamecapaciteit van de vaste stof zal toenemen en er CO2 op de vaste stof I opgeslagen zal worden. In een geschikte uitvoeringsvorm van de werkwijze I 25 volgens de uitvinding zijn dan ook een warmtebuffer en de vaste stof, bij voorbeeld in bedvorm, aan elkaar gekoppeld.

Bij voorkeur bevinden zich een verwarmingsketel, warmtebuffer en de vaste stof zich in de omsloten ruimte en zijn ze met elkaar gekoppeld.

I Het zal de vakman duidelijk zijn dat een ruimte waarbinnen gewassen 30 worden geteeld omsloten is in die zin dat er een lucht van een bepaalde samenstelling en temperatuur in stand wordt gehouden. Dit brengt echter wel met zich mede dat de lucht binnen de omsloten ruimte regelmatig of continu 5 geventileerd dient te worden, hetgeen op bekende manieren bewerkstelligd kan worden.

In de werkwijze volgens de uitvinding is de verhouding van de hoeveelheid geventileerde lucht en de hoeveelheid lucht dat over de vaste stof 5 wordt geleid afhankelijk van plantcondities, relatieve vochtigheid, temperatuur, windsnelheid, ligging omsloten ruimte, etc. In het algemeen bepaalt een klimaatcomputer hoever de luchtramen geopend moeten worden. De vaste stof die gebruikt wordt in de werkwijze volgens de uitvinding is een adsorbent dat CO2 kan opslaan en afstaan. Geschikte vaste stoffen kunnen gekozen worden 10 uit de groep van actieve kolen, zeolieten of carbonaten. Dergelijke vaste stoffen hebben in het algemeen een porositeit van 30-80%, en gemiddelde poriediameter van 8-8000 nm. Bij voorkeur omvat de vaste stof een actieve kool en/of een zeoliet, en bij nog meer voorkeur omvat de vaste stof een actieve kool. Het bed van vaste stof kan twee of meer geschikte vaste stoffen omvatten 15 die C02 opslaan en afstaan. In het algemeen zal het bed van vaste stof uit één bepaalde vaste stof bestaan 1021970

Claims

1. Werkwijze voor het reguleren van de C02-concentratie van de lucht binnen I een omsloten ruimte waarbinnen gewassen worden geteeld, waarbij C02 dat bij een verbrandingsproces vrijkomt, wordt opgeslagen op een vaste stof en op I een later tijdstip wordt afgestaan teneinde binnen de ruimte een gewenste C02- I 5 concentratie te bewerkstelligen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, waarbij het C02 van de vaste stof wordt I afgestaan wanneer er fotosynthese plaatsvindt in de omsloten ruimte. I 10

3. Werkwijze volgens conclusies 1 of 2, waarbij de omsloten ruimte een kas is.

4. Werkwijze volgens één der conclusies 1-3 waarbij het C02 van de vaste stof I wordt afgestaan of afgestript door buitenlucht over de vaste stof te leiden.

5. Werkwijze volgens één der conclusies 1-4, waarbij het verbrandingsproces I wordt uitgevoerd teneinde de lucht binnen de besloten ruimte te verwarmen.

6. Werkwijze volgens één der conclusies 1-5, waarbij het verbrandingsproces I met een verwarmingsketel wordt uitgevoerd, en de vaste stof zich in de I 20 omsloten ruimte bevindt en de verwarmingsketel zich in de omsloten ruimte of een nabijgelegen ruimte bevindt.

7. Werkwijze volgens één der conclusies 1-6, waarbij de regulering van de C02-concentratie gekoppeld is aan een warmtebuffer die de temperatuur 25 binnen de omsloten ruimte reguleert.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, waarbij de warmtebuffer en een bed met de I vaste stof zich in de omsloten ruimte bevinden en de verwarmingsketel zich in de omsioten ruimte,of een nabijgelegen ruimte bevindt, en de warmtebuffer, het bed met de vaste stof en de verwarmingsketel aan elkaar gekoppeld zijn.

9. Werkwijze volgens één der conclusies 1-8, waarbij de vaste stof een 5 porositeit van 30-80% heeft, en een gemiddelde poriediameter van 8-8000 nm.

10. Werkwijze volgens één der conclusies 1-9, waarbij de vaste stof een actieve kool en/of een zeoliet omvat.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarbij de vaste stof een actieve kool omvat. 1021970