Een innovatieve en bekroonde stadslandbouwfaciliteit creëert energie-efficiënte groeiomstandigheden in tunnels 120 voet onder de drukke straten van Clapham in Londen. Microgroenten en slablaadjes gedijen goed met behulp van een slim monitoringprogramma dat temperatuur, luchtvochtigheid en CO2-gehalte.

Ondergronds groeien, die in 2015 werd gelanceerd en zich bevindt in voormalige schuilkelders uit de Tweede Wereldoorlog, gebruikt hydrocultuursystemen om het gewas zonder pesticiden duurzaam te produceren. De tunnels zijn gehuurd van Transport for London (TfL), die blij was te zien dat ze aan het werk werden gezet na 60 jaar sluimerend te hebben gelegen.

Het doel van Growing Underground is om de productie van eetbare gewassen naar het hart van de stad te brengen en tegelijkertijd de CO2-impact van voedseltransport te minimaliseren. De groene bakjes venkel, knoflookteentjes, erwtenscheuten en koriander, onder andere, kan binnen enkele uren op een bord in een restaurant worden geplukt. Het vooruitstrevende bedrijf, die zijn groenten verkoopt via Ocado en Marks &Spencer en ernaar streeft klimaatneutraal te zijn, heeft zojuist de BBC Future Food Award gewonnen.

Cambridge Center for Smart Infrastructure and Construction (CSIC) co-onderzoeker Dr. Ruchi Choudhary, die het Energy Efficient Cities-initiatief (EECi) leidt bij de afdeling Engineering, begon in 2015 samen te werken met Growing Underground naar aanleiding van een energieoptimaliserend project voor de Koninklijke Botanische Tuinen, Kew. Deze retrofitstudie van de kassen in Kew zag de ontwikkeling van een simulatiemodel dat de warmte- en massaoverdracht geassocieerd met planttranspiratie in de dynamische energiesimulatie van de kasconstructies verwerkte.

"Het idee was om het energieoptimalisatieproject uit te breiden naar stadslandbouw en de samenwerking met Growing Underground zorgde voor de ideale omgeving, " zegt Melanie Jans-Singh, een EECi Ph.D. student die onderzoek doet naar de integratie van stadslandbouw in steden die verspilde middelen hergebruiken. Rebecca Ward, een onderzoeksmedewerker bij de EECi, die de kasenergiesimulatie bij Kew ontwikkelde, maakt ook deel uit van het team dat samenwerkt met Growing Underground.

In maart vorig jaar een scala aan instrumentatie, inclusief draadloze sensoren en webcams die de temperatuur bewaken, vochtigheid, CO2, luchtsnelheid en licht, werd geïnstalleerd in een deel van de tunnel dat momenteel wordt gebruikt voor de teelt van gewassen. Deze zomer zijn er meer sensoren toegevoegd om te helpen een constante tunneltemperatuur tussen 20-25C te houden. "Er zijn grote ruimtelijke variaties in temperatuur in de tunnel, maar overal moeten dezelfde omstandigheden zijn, " legt Melanie uit, die de afgelopen zes maanden de sensoren heeft gebouwd en gekalibreerd. "De meeste sensoren hebben kabels nodig. Onze sensoren zijn draadloos en ontworpen om de vochtigheid onder de grond aan te kunnen."

Er zijn twee tunnels op verschillende niveaus – in totaal 65, 000 vierkante voet holen met een capaciteit van maximaal 8, 000 mensen – en Growing Underground heeft plannen om het bedrijf volgend jaar uit te breiden.

Stadslandbouw groeit snel in Japan en Zuidoost-Azië, waar de faciliteiten worden aangeduid als fabrieken die zijn gevestigd in speciale nieuwe gebouwen. "Terwijl onze focus ligt op stadslandbouw, willen we ruimtes hergebruiken in plaats van nieuwe gebouwen te gebruiken. en dit kunnen tunnels of daken zijn die momenteel niet worden gebruikt, ' zegt Melanie.

Gegevens verzameld uit de instrumentatie informeren het warmte- en massaoverdrachtsmodel van deze unieke 'tunnelkas'. "Onze monitoring helpt Growing Underground om de opbrengst te optimaliseren en tegelijkertijd het energieverbruik te verminderen. Als, bijvoorbeeld, er is twijfel over hoe de planten op een bepaalde plek groeien, Ik kan verwijzen naar de meting van luchtsnelheid, zodat we de precieze omstandigheden kunnen identificeren. Als de planten in het ene gebied beter groeien dan in het andere, de instrumentatie helpt ons om erachter te komen waarom."

Realtime monitoring betekent dat de omstandigheden kunnen worden gewijzigd op basis van de geanalyseerde gegevens. Ventilatie is de belangrijkste energieverbruiker bij het Growing Underground-project en monitoringgegevens hebben aanpassingen mogelijk gemaakt die het verbruik voor ventilatie hebben verminderd zonder de opbrengst te beïnvloeden.

De oprichters van het gedeeltelijk door crowdfunding gefinancierde bedrijf, Richard Ballard, die de tunnels ontdekte toen hij filmstudent was op zoek naar locaties, en Steven Dring, die een achtergrond heeft in logistiek, 24/7 toegang hebben tot de gegevens. De geanalyseerde data zelf is van waarde; het creëert een 'levenslang prestatiepaspoort' dat de eigenaren van activa, heden en toekomst, met een rijke bron van informatie.

"We hebben het geluk gehad om samen te werken met de Universiteit van Cambridge. Ruchi en haar team hebben ons echt geholpen de ruimte te bewaken en te ontwikkelen, waardoor we uiteindelijk de optimale groeiomgeving kunnen krijgen, ", zegt Richard. "Ze hebben ons maandelijkse rapporten gegeven die ons in staat hebben gesteld om aanpassingen te maken om de temperatuur te verbeteren, vochtigheid en luchtsnelheid, en nu werken we samen om de CO2-niveaus te verbeteren door middel van verrijking."

De samenwerking tussen het bedrijfsleven en de academische wereld komt alle belanghebbenden ten goede. Growing Underground levert de case study voor verder onderzoek en de academici leveren gegevens die de gewassen zullen helpen, en het bedrijf, te bloeien.

Op de langere termijn wil het EECi-team een ​​handleiding maken voor het toevoegen van een 'kas' aan een ruimte die voorheen niet voor dit doel werd gebruikt, het identificeren van de voorwaarden die nodig zijn om van een ruimte een kas te maken. "We gebruiken deze casestudy om een ​​baseline-simulatietool te creëren voor het integreren van stadslandbouw in ongebruikte stedelijke ruimte, " zegt Melanie. "Het tweede deel van mijn Ph.D. zal zich richten op het vinden van optimale ruimtes in steden voor stadslandbouw. Ik zal naar heel Londen kijken en andere typologieën van ongebruikte ruimtes in steden onderzoeken met het oog op stadslandbouw."

Met het oog op het optimaliseren van de energie-efficiëntie zullen aanvullende aspecten aan het simulatiemodel worden toegevoegd. "We zullen bekijken hoe we nevenvoordelen tussen fabrieken en gebouwen kunnen integreren. Als een gebouw wordt verwarmd, wordt er veel restwarmte geproduceerd. De restwarmte (en misschien ook CO2) kan worden aangewend voor een productief doel." Melanie zal ook kijken hoe stadslandbouw kan helpen om de luchtkwaliteit te verbeteren, energieverbruik en waterverbruik.

"Zodra we de synergieën door ons simulatiemodel begrijpen, elke stad kan op deze manier worden beschouwd, ' zegt Melanie.

Rebekka, die het simulatiemodel voor energie-optimalisatie voor Kew heeft gebouwd, past nu haar modellentalent toe op Growing Underground. Het EECi-team bezoekt maandelijks de groeiende ondergrondse tunnels om de instrumentatie te controleren, verslag uitbrengen aan Richard en Steven en, zo nu en dan, genieten van de vruchten van hun arbeid. "De verse slablaadjes en kruiden zijn echt lekker, "zegt Melanie. "Ze zijn erg lekker."