Verbetering van de uniformiteit van het microklimaat in verticale teeltsystemen

Voorwoord

Dit is een eindverslag van het afstudeerproject aan Hogeschool Inholland (Delft). Het project werd uitgevoerd in de verticale boerderij van het bedrijf Vertify in het World Horticulture Center (WHC), om de correlatie tussen luchtcirculatie (ventilatie) en microklimaat te onderzoeken, werd deze doelstelling voorgesteld door Vertify. Twee anemometers en één klimaatsensor werden gebruikt om de klimaatfactoren binnen elk blok in de vertical farm te meten. Om dit project goed te laten verlopen, vonden enkele vergaderingen met mijn adviseur Daniel Scheepens (één keer per week) online plaats (vanwege de corona-virussituatie), en enkele vergaderingen met mijn commissaris Matthijs Blind (tweewekelijkse) fysiek in WHC en online. Ik wil graag Daniel bedanken voor het geven van enkele belangrijke en waardevolle suggesties en ondersteuning, en Matthijs die mij deze kans heeft gegeven om dit project te doen. Bovendien was Sjoerd van Marrewijk (een medewerker van Vertify) ook erg behulpzaam, hij gaf me de technische ondersteuning waardoor dit project soepel verliep. Ik heb veel van hem geleerd en ik kan mijn project niet zonder hem afmaken.

Samenvatting

Onze wereld staat voor de uitdagingen van een groeiende bevolking, een veranderend klimaat en een afname van bouwland en schoon water. Bovendien hebben de toenemende vraag en voedselverspilling een ongekende druk gelegd op landbouwsystemen en natuurlijke hulpbronnen, waardoor de voedselvoorziening een van de grootste uitdagingen is waarmee de mensheid in de eenentwintigste eeuw wordt geconfronteerd. Om dit probleem op te lossen, werd verticale landbouw toegepast. Maar sommige telers hebben onlangs significante verschillen in gewassen waargenomen tussen verschillende verticale boerderijen, ondanks dezelfde omstandigheden op het gebied van temperatuur, vochtigheid, lichtformuleringen en CO²-concentraties. Dus werd het project gedaan op verticale boerderijen waar basilicum wordt verbouwd om dat probleem voor telers op te lossen.

Het doel van dit project is om de invloed van luchtcirculatie (ventilatie) op het microklimaat in de containers binnen de vertical farms te onderzoeken door middel van literatuurstudie en experimenten. Om dit doel te bereiken is de hoofdonderzoeksvraag gedefinieerd als: Hoe beïnvloedt de luchtcirculatie (ventilatie) het microklimaat in (de containers binnen) de vertical farms?

Na het definiëren van de onderzoeksvraag is een literatuurstudie uitgevoerd en vervolgens een experimentontwerp gemaakt op basis van de opgedane kennis uit de literatuurstudie. Het experiment is gedaan in een Vertical farm bij Vertify in Naaldwijk, Nederland. Hittedraadanemometer, vleugelradanemometer, liniaal en thermohygrmeter werden gebruikt om respectievelijk de windsnelheid, basiswindsnelheid, planthoogte en -temperatuur en RV te meten. Vervolgens werden Excel en SPSS (One-way ANOVA & Correlation) gebruikt om de gegevens van metingen tijdens het experiment te ordenen.

Het resultaat omvat de correlaties tussen windsnelheid en temperatuur en RH, de correlaties tussen planthoogte en microklimatologische factoren, de significantietest van klimatologische factoren en planthoogte tussen modules en binnen modules, en het diagram dat de windbewegingsmeting door korte stukjes wol laat zien.

Volgens het resultaat wordt de meest significante conclusie uitgevoerd. De klimatologische factoren die van invloed zijn op het microklimaat zijn onder meer straling, temperatuur, relevante luchtvochtigheid en CO²-concentratie. Het klimaat tussen de blokken is ongelijk, maar binnen blokken bijna homogeen. De windsnelheid heeft een significante negatieve correlatie met temperatuur en RH, wat betekent dat wanneer de windsnelheid toeneemt, de temperatuur en RH zullen dalen. Luchtcirculatie daarentegen heeft geen beslissende invloed op temperatuur en luchtvochtigheid.

Ten slotte zijn er enkele aanbevelingen voor het kiezen van geschikte technieken om de luchtcirculatie te meten met betrekking tot het bereik van de windsnelheid binnen verticale boerderij (<3m/s). Daarnaast is een optie om een homogeen klimaat te creëren binnen vertical farm het draaien van de ventilatiekanalen totdat de windrichting consistent is tussen de blokken. Last but not least is CO² ook een belangrijke klimaatfactor in vertical farm, dus voor het volgende onderzoek naar klimaat in vertical farm is de sensor voor het meten van de CO²-concentratie binnen elk blok noodzakelijk.