Planten gebruiken lichtgolven van slechts een deel van het spectrum voor fotosynthese - de rest kan worden teruggewonnen en gebruikt om zonne-energie op te wekken. Dat is het idee achter de zonnepanelen die zijn ontwikkeld door EPFL-startup Voltiris. Na bemoedigende voorlopige resultaten werd onlangs een nieuwe proefinstallatie in Graubünden geïnstalleerd.

In Zwitserland moet voor het telen van tomaten, komkommers, paprika's en andere licht- en warmte-intensieve groenten een kas worden gebouwd, maar het gebruik ervan kost enorm veel energie. Boeren moeten gewasopbrengsten en economie zorgvuldig afwegen tegen milieuoverwegingen. "Het kost meer dan CHF 1,5 miljoen per jaar om een ​​kas van 5 hectare te verwarmen", zegt Nicolas Weber, de CEO van Voltiris. "En een kas van die grootte stoot ongeveer dezelfde hoeveelheid CO uit₂ per jaar als 2.000 mensen."

De Zwitserse federatie van groente- en fruittelers, die duizenden hectaren in het hele land telen, heeft zich tot doel gesteld om tegen 2040 alle op fossiele brandstoffen gebaseerde energie uit haar landbouwprocessen te verwijderen. dat doel. De technologie is gebaseerd op het feit dat planten niet alle golven in zonlicht gebruiken; de overige kunnen worden geconcentreerd op fotovoltaïsche (PV) cellen om zonne-energie op te wekken. Het systeem van Voltiris is licht van gewicht en ontworpen om de beweging van de zon door de lucht te volgen, en biedt een dagelijkse opbrengst die vergelijkbaar is met die van conventionele zonnepanelen. De eerste groenten die onder het systeem van Voltiris werden geteeld, werden deze zomer geoogst door middel van pilottests die werden uitgevoerd in twee kassen, in de kantons Wallis en Graubünden.

Zonlicht is essentieel voor het verbouwen van gewassen, omdat planten het niet alleen nodig hebben voor fotosynthese, maar ook voor fototropisme (wat ervoor zorgt dat planten in de richting van het licht groeien) en fotoperiodiek (hoe organismen reageren op seizoensveranderingen in de lengte van de dag). Maar planten zijn selectief over welke delen van het spectrum ze gebruiken en vertrouwen op rood en blauw licht. De filters van Voltiris laten deze golflengten dus door, terwijl ze de andere golflengten (groen en nabij-infrarood) naar PV-cellen sturen waar ze worden omgezet in zonne-energie. Bovendien wekt het systeem deze hernieuwbare energie op zonder de gewasopbrengst te verminderen, omdat planten nog steeds al het zonlicht krijgen dat ze nodig hebben.

Het systeem bestaat uit dichroïsche spiegels, die afhankelijk van de waarnemingsconditie een andere kleuring vertonen. De kleur op het glas - die doet denken aan de antireflectiecoating die op brillen wordt gebruikt - geeft de spiegels een bijna decoratief gevoel omdat ze van kleur veranderen op basis van het licht dat er doorheen gaat. Twee gepatenteerde uitvindingen maken het systeem van Voltiris uniek en in staat om zo goed te presteren. Het eerste is een geoptimaliseerd optisch systeem dat het zonlicht effectief concentreert, en het tweede is een zonnevolgsysteem dat is ontworpen voor gebruik onder het dak, waardoor de tijdsduur dat het systeem zonne-energie kan produceren met 40% wordt verlengd.

Dankzij deze doorbraken kan het systeem opbrengsten behalen die vergelijkbaar zijn met die van conventionele zonnepanelen, maar met slechts de helft van de lichtgolven, d.w.z. groen en nabij-infrarood licht. "We zijn van plan om verschillende behandelingen toe te passen op het reflecterende glas op basis van de behoeften van specifieke gewassen, om onze opbrengsten nog verder te verbeteren", zegt Weber. De lichtgewicht installatie past in de lege ruimte tussen het dak van de kas en de top van de planten.

Voorzien van 60–100% van de energiebehoefte van een kas

Pilottests van het nieuwe systeem hebben aangetoond dat ze in staat moeten zijn om de CO₂ van de kassen te verminderen uitstoot gehalveerd terwijl ze tussen 60% en 100% van hun energiebehoeften voorzien, afhankelijk van het aanwezige verwarmingssysteem:"emissie wordt niet tot nul gereduceerd omdat ons systeem elektriciteit gaat vervangen, die over het algemeen "schonere" is dan gas. "Dit vertaalt zich in een milieuvoordeel, maar ook in een financieel voordeel, zodra de kosten van het systeem zijn terugverdiend, wat tussen de vier en zeven jaar zou moeten duren", zegt Weber.

De innovatie van Voltiris komt op een geschikt moment, aangezien de Zwitserse federale overheid de afgelopen jaren prikkels heeft uitgerold om glastuinders aan te moedigen hun afhankelijkheid van fossiele brandstoffen voor verwarming te verminderen. Deze stimuleringsmaatregelen omvatten onder meer subsidies voor schone energiesystemen. Maar bestaande alternatieven, zoals hout, biobrandstof en aardwarmte, zullen waarschijnlijk niet volstaan. De door Voltiris ontwikkelde technologie belooft dan ook een aantrekkelijke oplossing te worden. Het bedrijf is nu van plan meer pilottests uit te voeren in Nederland en Genève voordat het zijn product in de tweede helft van 2023 op de markt brengt. + Verder verkennen

Volgende generatie kassen mogelijk volledig op zonne-energie