Jenseits der Hitze: Energievorhänge für die Klimakontrolle

Greenhouse Canada, Januar 2020: Gewächshausvorhänge dienen nicht mehr nur der Wärmerückhaltung.

Auch wenn die Erdgaspreise in Kanada derzeit nicht extrem hoch sind, macht das kanadische Klima Energievorhänge zu einem Muss. Denn sie helfen  Energie zu sparen und sorgen bei richtiger Anwendung für eine Ernte mit gleichmäßigeren Temperaturbedingungen.

Seit vielen Jahren ist in Ontario jedes Glasgewächshaus und viele Polyhäuser mit mindestens einem Energievorhang ausgestattet, so Shalin Khosla, Spezialist für Gewächshausgemüse im Ministerium für Landwirtschaft, Ernährung und ländliche Angelegenheiten von Ontario. In den letzten fünf Jahren haben sich mehr Erzeuger darum bemüht, nicht nur einen, sondern zwei Vorhänge in ihren Gewächshäusern zu installieren.

Der erste ist in der Regel ein Energievorhang, der etwa 25 bis 35 Prozent Wärmeeinsparungen ermöglicht. Der zweite hingegen ist in der Regel ein Teil-Energievorhang, der eher als Schattenvorhang fungiert, was weitere 15 bis 20 Prozent Energieeinsparungen ermöglichen kann, erklärt er. "In der Regel amortisiert sich dieser zweite Vorhang in drei bis vier Jahren. Die leichteren können auch für die Beschattung der Pflanze verwendet werden". Khosla stellt fest, dass neue Vorhänge langlebiger sind und eine bessere Leistung in Bezug auf Energieeinsparungen und Lichtdurchlässigkeit bieten. Zudem verfügen einige von ihnen über zusätzliche Eigenschaften wie einfache Reinigung, die die Übertragung von Feuchtigkeit und die Vermeidung von Tropfwasser erleichtern.

In BC stellt Laura Bryce, Dozentin an der Kwantlen Polytechnic University in Langley und ehemalige Gemüseanbauerin in einem Betrieb der BC Village Farms fest, dass Energievorhänge bei jedem Neubau zum Standard gehören. Sie machte darauf aufmerksam, dass es auch von Vorteil sei, ältere Gewächshäuser mit Vorhängen nachzurüsten, insbesondere bei Betrieben mit höherwertigen Kulturen wie beispielsweise Schnittblumen oder Gemüse und Cannabis. Zwei Schirme sind in Blumenzuchtbetrieben üblich, die sowohl eine photoperiodische Steuerung als auch eine Beschattung erfordern. Da sie empfindlicher auf Sonnenvergilbung reagieren als andere Gemüsekulturen, werden bei Paprikakulturen häufig auch zwei Schirme verwendet, erklärt sie. Hier wird zusätzlich von den thermischen Wärmespeichereigenschaften des Gewebes bei kühleren Temperaturen profitiert.

OBEN Da Paprika lichtempfindlicher ist, sah Allegro Acres zu Beginn des Jahres einen größeren Bedarf für den Einsatz von Energievorhängen. has seen a greater need to use energy curtains in the early part of the year.

Gene Ingratta, Eigentümer von Allegro Acres in Kingsville, Ont., hat in den 12 Hektar Gewächshäusern, die er 2012 errichtet hat, zwei Sätze von Energievorhängen verwendet - in diesem Jahr für den Paprikaanbau und in den letzten sieben Jahren für den Tomatenanbau. Er entschied sich für die Installation von zwei Schutzvorhängen, um Wärme zu sparen, da die Erdgaspreise zu dieser Zeit sehr hoch waren. In Zusammenarbeit mit Svensson entschied sich Ingratta für einen 'Harmony'-Vorhang für mehr Beschattung, gepaart mit dem transparenten 'Luxous 1243' für seinen zweiten Schirm (früher 'SLS10' genannt).

Ingratta sagt, dass seine Erfahrungen mit den Vorhängen „immer großartig waren, aber man lernt jedes Jahr ein bisschen mehr über die Feuchtigkeitskontrolle und das Öffnen und Schließen, um Schäden an der Pflanze und im Gewächshaus zu vermeiden“. Als er im Januar 2019 seine Gewächshausproduktion von Tomaten auf Paprika umstellte, stellte er fest, dass die Vorhänge in den ersten beiden Monaten des Jahres stärker auf Lichtstreuung angewiesen waren, da Paprika lichtempfindlicher als Tomaten sind und langsamer wachsen.

Da seine SLS10-Vorhänge allmählich Abnutzungserscheinungen zeigen und Schmutzablagerungen und Alterung die Lichtdurchlässigkeit einschränken, plant Ingratta, sie in naher Zukunft durch einen Satz Luxous 1147 FR zu ersetzen. Er sagt, dass diese Vorhänge eine gute Lichtdurchlässigkeit sowie eine verbesserte Feuchtigkeitsdurchlässigkeit haben. Außerdem bieten sie Energieeinsparungen von 47 Prozent im Vergleich zu einem Gewächshaus ohne Vorhang, erklärt Ingratta. Mit den verschiedenen Einsatzmöglichkeiten bietet ihm dieses Modell die höchste Flexibilität für die klimatischen Bedingungen, die in Kingsville herrschen. An kälteren Tagen können die Vorhänge ausgefahren bleiben, aber dennoch einfallendes Licht ohne Wärmeverlust ermöglichen. An einem ziemlich warmen Frühlingstag können die Vorhänge eine leichte Beschattung bieten, ohne dass sie die Starrheit einer Plane aufweisen. Nicht zuletzt erlauben die Vorhänge eine gleichmäßigere Feuchtigkeitsregulierung im Gewächshaus.

Oben Im Bild mit Gary Jones von der KPU [rechts] stellt Laura Bryce [links] fest, dass Energievorhänge bei Neubauten in BC Standard geworden sind.

FORSCHUNG IN DEN NIEDERLANDEN

Die Energieeinsparungen, die ein bestimmtes Set von Vorhängen bietet, werden durch eine Reihe von Eigenschaften eingeschränkt. Laut Esteban Baeza, Forscher in der Greenhouse Technology Group an der Wageningen University & Research (WUR) in den Niederlanden, gehören zu diesen Eigenschaften die Transmission und Absorption von Wärmestrahlung sowie die aerodynamischen Eigenschaften (hauptsächlich die Luftdurchlässigkeit), die sich sowohl auf die Menge an Wärme, die durch Konvektion durch den Vorhang verloren geht, als auch auf die Menge an Feuchtigkeit, die durch Konvektion, Diffusion und direkten Transport abgeführt werden kann, auswirken.

Baeza und seine Kollegen haben standardisierte Protokolle entwickelt, um diese physikalischen Eigenschaften zu messen und auch ihr Potenzial für Energieeinsparungen abzuschätzen. Sie verwendeten Proben von Energiesparschirmen, die sie von verschiedenen Firmen erhielten, und fanden sehr unterschiedliche Werte für die gemessenen Eigenschaften, was unterschiedliche potenzielle Werte für Energieeinsparungen bedeutete. Schirme mit niedrigem Emissionsvermögen lieferten die größten Energieeinsparungen. Baeza fügt hinzu, dass „die energiesparendsten Schirme auch diejenigen mit geringerem Feuchtigkeitstransport sind, was zur Folge hat, dass die Feuchtigkeit unter dem Schirm auf (wahrscheinlich) zu hohe Werte ansteigt. In solchen Situationen öffnen die Züchter Lücken im Schirmverschluss, um den Feuchtigkeitstransport in den oberen Bereich über dem Schirm zu verbessern, oder sie verwenden andere Arten von Entfeuchtungssystemen“.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die Kondensation auf den Schirmen, die im Winter auftreten kann, wenn nur ein Energieschirm verwendet wird, die physikalischen Eigenschaften des Schirms verändern kann. Er und seine Kollegen sind sich jedoch nicht sicher, in welchem Ausmaß. „Deshalb passen wir jetzt die Messprotokolle an... und falls erforderlich, werden Korrekturen an den Simulationsmodellen vorgenommen, um die Leistung des Schirms zwischen der vollständig trockenen und der vollständig nassen Phase genauer zu simulieren“, sagt er.

Im Moment gibt es keine festgelegte Norm, an die sich die Unternehmen halten müssen, um objektive Werte der relevanten physikalischen Eigenschaften von Schirmen zu erhalten, sagt er, damit die Kunden die Schirmmodelle mit standardisierten Messungen ihrer physikalischen Eigenschaften vergleichen können.

BEST PRACTICES

Wie bei den meisten Hilfsmitteln wird der richtige Einsatz von Energievorhängen mit der Zeit und der Erfahrung kommen, aber Khosla hat dennoch schon jetzt einige Ratschläge. „Achten Sie darauf, dass Sie sie nicht zu schnell öffnen, sonst bekommen ihre Pflanzen einen Kälteschock“, sagt er. „Zögern Sie nicht, sie morgens zu öffnen, sonst verlieren Sie den Nutzen des morgendlichen Sonnenlichts, aber gleichzeitig sollten sie nachmittags geschlossen werden, wenn die Sonne nicht stark [genug] scheint, um die Heizkosten zu senken.“

Bryce fügt dem hinzu, dass Untersuchungen in den Niederlanden gezeigt haben, dass sich die Feuchtigkeit im Inneren besser kontrollieren lässt, wenn die seitlichen Öffnungen im Windschatten und im Windbereich zusammen geöffnet werden, ohne dass der Vorhang zu weit geöffnet wird. Die Ausrichtung von Lee- und Windlüftung erhöht die Luftzirkulation, um überschüssige Feuchtigkeit zu entfernen, ohne die horizontale Temperaturverteilung unter dem Vorhang zu stören. „Dies ermöglicht es den neueren, durchlässigeren Vorhangstoffen, einen Teil der Arbeit der Feuchtigkeitsreduzierung zu leisten und [nicht] das Potenzial für Energieeinsparungen zu verringern“, erklärt sie. „Ich denke auch, dass die Überwachung der Temperatur über dem Schirm sehr wichtig ist, um die Temperaturen stabil zu halten, insbesondere während des aktiven Betriebs des Öffnens und Schließens der Anlage.“

Rob Hanifin, der Klimaberater für Gewächshäuser von Svensson, sagt, dass immer mehr Gemüseanbauer in Kanada auf transparente Energieschirme zurückgreifen, um ihr Klimamanagement zu optimieren. „Mit zunehmender Erfahrung mit ihren Schirmen lernen die Erzeuger auch, sie als Hilfsmittel für ein optimales Klimamanagement zu nutzen, das über die bloße Auffassung hinausgeht, dass sie als Wärmeschutzvorhänge dienen“, stellt er fest.

NEUE MATERIALIEN UND ANWENDUNGEN

Hanifin ist der Ansicht, dass Schirme auch in Zukunft so konstruiert sein werden, dass sie eine größere Transparenz bieten, und dass sich die Praktiken der Landwirte mit einer kreativeren Nutzung der Schirme weiter entwickeln werden. Dabei werden sicher mehrere Schirme eingesetzt, um Energieeinsparungen zu maximieren und eine bessere Klimakontrolle zu erreichen.

Zurzeit führen Baeza und seine Kollegen verschiedene Forschungsprojekte durch, bei denen neue, von Unternehmen zur Verfügung gestellte Materialien verwendet werden. Das alles ist jedoch vertraulich. Er kann jedoch über ein anderes Projekt berichten, bei dem er und sein Team ein neues Material identifizieren konnten, das eine niedrige Durchlässigkeit für ferninfrarote Strahlung (FIR, alias Wärmestrahlung) und eine hohe Durchlässigkeit für sichtbares Licht mit einer extrem niedrigen Durchlässigkeit für Luft, aber einer hohen Durchlässigkeit für Wasserdampf kombiniert.

„Dies könnte eine ziemlich große Energieeinsparung ermöglichen. Ferner könnte man diese Schirme tagsüber an dunklen Tagen einsetzen und die Feuchtigkeit unter den Schirmen besser kontrollieren. Auf diese Weise könnte verhindert werden, dass Löcher geöffnet oder andere Entfeuchtungsmethoden eingesetzt werden müssen“, erklärt er. „Diese Materialien müssen noch auf in der Praxis getestet werden, aber die Simulationen zeigen vielversprechende Ergebnisse“.

_____________________________________________________________________________________________________________________________________

Digitale Ausgabe anzeigen

Greenhouse Canada, January 2020