April 14, 2025

Grodan en Philips Horticulture LED Solutions onderzoeken opnieuw de mogelijkheden voor telers om energiekosten te verlagen door een efficiënte aanpak van LED-belichting en effectief wortelzonebeheer, gecombineerd met klimaatbeheersing en actieve ontvochtiging. Volledige controle over alle aspecten van de teeltstrategie biedt unieke kansen om een ​​hoogwaardige, jaarronde tomatenoogst te produceren met een lagere energie-input en lagere kosten.

Onderzoek naar energiezuinige teelt van tomaten onder volledige LED-belichting begon eind 2023 en begin 2024, in samenwerking met de partners van Grodan en Philips Horticulture LED Solutions (Ridder, BASF, Wireless Value, Normec Groen Agro Control en Maurice Kassenbouw) in het Botany Research Centre. De eerste proef toonde het potentieel om een ​​reductie van 50% in warmte-input te bereiken.

De proef van dit jaar is gericht op het verbeteren van de elektrische efficiëntie door middel van spectraal dimmen door te richten op een specifieke Daily Light Integral (DLI) en het deactiveren van de minst efficiënte LED-kleuren. Het gebruik van geavanceerde klimaatschermen voor superieure thermische isolatie en verbeterde warmteterugwinning via het ontvochtigingssysteem hebben veelbelovende eerste resultaten laten zien voor energiebesparing. Daarnaast dragen het monitoren van de verticale planttemperatuur en het verbeteren van de gewasbalans en -ontwikkeling van boven naar beneden bij aan een verbeterde energie-efficiëntie. Hoge opbrengsten en hoogwaardige vruchten worden bereikt door de water- en nutriëntenopname van planten te optimaliseren terwijl de laagst mogelijke elektrische geleidbaarheid (EC) wordt gehandhaafd.

Spectrale dimmen

Een belangrijke factor die in deze proef wordt onderzocht, is het gebruik van dynamische lichtsturing om extra energie te besparen. De nieuwe multi-channel, kleurregelbare LED-modules van Philips Horticulture LED Solutions maken spectraal dimmen mogelijk om de Light Use Efficiency (LUE) te verbeteren. "Dit is een meting van hoeveel gram product elke mol licht produceert. Vanuit het oogpunt van tomatenproductie is het rode kanaal het meest efficiënte type licht, maar er is ook wat blauw licht nodig van het blauw/groene (d.w.z. witte) kanaal om de huidmondjes te openen", legt Raats uit.

“Wanneer geautomatiseerde regeling van spectraal dimmen wordt geïntegreerd in de klimaatcomputer, worden de minst efficiënte kleuren op het spectrum automatisch uitgeschakeld wanneer ze niet nodig zijn. Als je bijvoorbeeld altijd minimaal 5% blauw licht wilt, kan de klimaatcomputer automatisch het kanaal met het blauwe licht uitschakelen wanneer er voldoende daglicht beschikbaar is dat de benodigde 5% blauw licht kan leveren. Hij vervolgt. “Deze optie kan tot wel 3% besparen op het lichtenergieverbruik, wat misschien niet veel lijkt, maar gezien het feit dat LED-belichting goed is voor ongeveer tweederde van de totale energie-input van deze proef in termen van kWh per vierkante meter, komt dit neer op een aanzienlijke besparing.”

Dagelijkse lichtintegrale planning

Naast spectraal dimmen stellen de intelligente belichtingsmogelijkheden op basis van de kennis, technologie en algoritmen van Philips Horticulture LED Solutions telers in staat om hun LED's te gebruiken om datagestuurde teelt op andere manieren te ondersteunen, zoals door dimmen, aldus Raats: "Met dimmen hebben telers niet langer alleen de keuze of de LED's aan of uit staan. In plaats daarvan kunnen ze een doel instellen voor de dagelijkse lichtintegraal (DLI of lichtsom) over de hele dag. Wanneer de klimaatcomputer een DLI-planner heeft, zal het systeem de buitenstraling monitoren en automatisch berekenen hoeveel LED-licht nodig is om het streefniveau van de volledige dag te bereiken. De LED's worden dan dienovereenkomstig gedimd, wat de energiebesparing verder verhoogt."

Deze ontwikkelingen in belichtingsintelligentie, zowel in spectraal dimmen als DLI-planning, verbeteren niet alleen het vermogen van telers om nauwkeurig te voldoen aan de behoeften van hun gewassen, zegt hij. “De planning kan ook rekening houden met dynamische energieprijzen, waardoor telers flexibeler kunnen opereren op de energiemarkt. Zo kunnen ze profiteren van de momenten waarop de elektriciteitsprijzen het gunstigst zijn”, stelt hij.

Irrigation management

In addition to lighting, irrigation management plays an important part in maintaining optimum plant growth and development to support the reliable production of high-quality fruits in a low-energy strategy, according to Lee.

“Thanks to their accurate and responsive steerability, Grodan’s stone wool growing media are an excellent fit in a Controlled Environment Agriculture (CEA) setting such as this,” he says. “Because we have full insight into and control over all aspects of the greenhouse environment, we can precisely align our irrigation strategy to supply the crop with exactly what it needs to achieve high total production with minimal inputs.”

To do this in the trial, Grodan continuously monitors the water content percentage (WC%), electrical conductivity (EC) and nutrient balance in the root zone. “The goal for this year when managing the water and nutrient uptake is to target the lowest possible irrigation EC while maintaining the highest production and fruit quality. But we also need to get the balance right between a high brix value – which is linked to dry matter content of the fruits – and the optimal fruit size, which is usually fresh weight,” explains Lee.

“When the EC is too high in the substrate, growers often react by increasing the drain volume,” he continues. “But drain by definition means you over irrigate. In our trial, we’re taking a two-step approach: first, to create a strong, generative plant that is hungry enough to eat all the nutrition we provide, despite the lower energy input. And second, to tailor the nutrition recipe to the plant’s specific needs.”

To see if they can achieve this goal, Grodan is continuing to experiment with the nutrient recipe. “The experimental low-nitrate feed we used in Year 1 has become our standard recipe this year which we irrigate the crop with EC 3.8 mS/cm. Additionally, we have an low nitrate feed with adjusted potassium, calcium and magnesium ratios which is being delivered with the lowest possible EC, in this case 2.8 mS/cm in the drip water,” says Lee. In this way we hope to see an increase in fruit size, hence yield without compromising Brix levels” he adds. The plant’s nutritional requirements are closely monitored based on uptake analysis conducted by Normec Groen Agro Control.

“In terms of steering generative plant development and protecting root quality, we targeted a sufficient decrease in WC% overnight. By focusing on the uptake of water between stopping and restarting irrigation, we were able to optimise the stop and start times. As a result, we succeeded in achieving a WC% decrease of 9-10%, During the day because we have a firm understanding of water uptake we are able to supply precisely what the plants need, the result is a very low drain percentage around 5%”.

Based on this way of thinking, Grodan was able to maintain a very stable WC% and EC in the GT Master slabs – throughout the dark period from late November to end February. “When we compare the two nutrition treatments, we see that the brix level in the fruits is currently the same across both nutrient / EC treatments, while the fruit size is approximately 10% higher at the lower EC level. This seems to confirm our hypothesis that by adjusting the feed recipe, we can maintain sufficient nutrient uptake to achieve both a higher fruit weight and a high brix at a low EC – which is encouraging and opening up opportunities for further investigation.”

Irrigatiebeheer

Naast verlichting speelt irrigatiebeheer een belangrijke rol bij het behouden van optimale plantengroei en -ontwikkeling ter ondersteuning van de betrouwbare productie van hoogwaardige vruchten in een energiezuinige strategie, aldus Lee.

"Dankzij hun nauwkeurige en responsieve stuurbaarheid passen de steenwolgroeimedia van Grodan uitstekend in een Controlled Environment Agriculture (CEA)-omgeving zoals deze", zegt hij. "Omdat we volledig inzicht hebben in en controle hebben over alle aspecten van de kasomgeving, kunnen we onze irrigatiestrategie nauwkeurig afstemmen om het gewas precies te voorzien van wat het nodig heeft om een ​​hoge totale productie te bereiken met minimale input."

Om dit in de proef te doen, bewaakt Grodan continu het watergehaltepercentage (WC%), de elektrische geleidbaarheid (EC) en de nutriëntenbalans in de wortelzone. "Het doel voor dit jaar bij het beheren van de water- en nutriëntenopname is om te streven naar de laagst mogelijke irrigatie-EC terwijl de hoogste productie en fruitkwaliteit behouden blijven. Maar we moeten ook de juiste balans vinden tussen een hoge brixwaarde - die gekoppeld is aan het drogestofgehalte van het fruit - en de optimale vruchtgrootte, wat meestal versgewicht is", legt Lee uit.

"Wanneer de EC in het substraat te hoog is, reageren telers vaak door het drainvolume te vergroten", vervolgt hij. "Maar drain betekent per definitie dat je te veel irrigeert. In onze proef hanteren we een tweestapsaanpak: ten eerste om een ​​sterke, generatieve plant te creëren die hongerig genoeg is om alle voedingsstoffen op te eten die we leveren, ondanks de lagere energie-input. En ten tweede om het voedingsrecept aan te passen aan de specifieke behoeften van de plant."

Om te zien of ze dit doel kunnen bereiken, blijft Grodan experimenteren met het voedingsrecept. "De experimentele nitraatarme voeding die we in jaar 1 gebruikten, is dit jaar ons standaardrecept geworden, waarbij we het gewas irrigeren met EC 3,8 mS/cm. Daarnaast hebben we een nitraatarme voeding met aangepaste kalium-, calcium- en magnesiumverhoudingen die wordt geleverd met de laagst mogelijke EC, in dit geval 2,8 mS/cm in het druppelwater", zegt Lee. Op deze manier hopen we een toename in vruchtgrootte te zien, dus opbrengst zonder de Brix-niveaus in gevaar te brengen", voegt hij toe. De voedingsbehoeften van de plant worden nauwlettend in de gaten gehouden op basis van opnameanalyses uitgevoerd door Normec Groen Agro Control.

"Wat betreft het sturen van generatieve plantontwikkeling en het beschermen van wortelkwaliteit, streefden we naar een voldoende afname van WC% gedurende de nacht. Door ons te richten op de opname van water tussen het stoppen en herstarten van de irrigatie, konden we de stop- en starttijden optimaliseren. Als resultaat slaagden we erin een WC%-afname van 9-10% te bereiken. Overdag kunnen we, omdat we een goed begrip hebben van de wateropname, precies leveren wat de planten nodig hebben, het resultaat is een zeer laag afvoerpercentage van ongeveer 5%".

Op basis van deze manier van denken kon Grodan een zeer stabiel WC% en EC in de GT Master-matten handhaven – gedurende de donkere periode van eind november tot eind februari. “Wanneer we de twee voedingsbehandelingen vergelijken, zien we dat het brix-niveau in de vruchten momenteel hetzelfde is in beide voedings-/EC-behandelingen, terwijl de vruchtgrootte ongeveer 10% hoger is bij het lagere EC-niveau. Dit lijkt onze hypothese te bevestigen dat we door het aanpassen van het voedingsrecept voldoende voedingsopname kunnen handhaven om zowel een hoger vruchtgewicht als een hoge brix te bereiken bij een lage EC – wat bemoedigend is en mogelijkheden biedt voor verder onderzoek.”

Klimaatbeheersing

Een andere verandering in de proef van dit jaar was de toevoeging van geavanceerde klimaatschermen van Ridder om de thermische isolatie van de kas te verbeteren. “Het spreekt voor zich dat naast straling en irrigatie, optimale controle over het kasklimaat een sleutelfactor is bij precisieteelt met een lage warmte-input”, aldus Raats.

“Tijdens de proef van vorig jaar hadden we te maken met wat temperatuurproblemen, omdat als het buiten erg koud was, de lucht die door het ontvochtigingssysteem naar binnen werd geblazen ook te koud was. We hebben dit opgelost door een warmteblok in het ontvochtigingssysteem te integreren. De nieuwe Philips LED's die we hebben geïnstalleerd, zorgen ook voor wat extra warmte en meer licht. Nadat we de temperatuurinstellingen van de Ridder klimaatcomputer hadden verfijnd, konden we de schermen langer gesloten houden, waardoor we de buistemperaturen konden verlagen en toch een actief klimaat voor groei konden behouden”, zegt hij.

Het feit dat we lucht onder het gewas blazen, is niet zonder risico's, aldus Lee: "Het kan leiden tot verschillende verticale luchttemperatuurprofielen in de kas. Daarom richten we ons in deze proef op het verticale temperatuurprofiel. We gebruiken sensoren van Wireless Value om de luchttemperatuur te meten van de bovenste bladeren tot aan de rijpende vruchten in het onderste deel van het bladerdak. Ook nieuw geïnstalleerde sensoren stellen ons in staat om op dezelfde manier de bladtemperatuur van boven naar beneden van de plant te meten."

"Door de situatie nauwlettend in de gaten te houden, konden we de temperatuur van de kweekbuis gebruiken om de rijpingssnelheid van de vruchten te beïnvloeden, zonder het verticale temperatuurprofiel in de kas negatief te beïnvloeden", voegt Lee toe. "Bovendien helpt het ons om niet alleen de plantactiviteit, maar ook de verdeling van assimilaten - vooral 's nachts - nog beter te begrijpen, zodat we telers kunnen helpen kopproblemen te voorkomen door te streven naar een betere gewasbalans en stuurbaarheid."

Vochtigheid is de volgende stap in teelt met lage warmte

Tot nu toe heeft het tweede jaar van de proef bevestigd dat het gebruik van luchtbeweging in plaats van warmte om de opname van de plant te stimuleren, in combinatie met stuurbare LED-belichting, een nauwkeurig afgestemde screeningstrategie en nauwkeurig irrigatiebeheer, een besparing van 50% op warmte-input kan opleveren in vergelijking met de commerciële praktijk. "In navolging van de vooruitgang die de industrie in de loop der jaren heeft geboekt op het gebied van ventilatie, belichting en screening, zien we onze proef als ondersteuning van onze toekomstige visie op vochtregeling, wat de volgende stap is in de evolutie van teelt met lage energie", aldus Lee.

Als gevolg hiervan heeft de proef veel interesse gewekt bij telers en gewasadviseurs. "Zelfs vergeleken met vorig jaar lijkt er veel meer discussie te zijn over actieve ontvochtiging en lijken mensen meer open te staan ​​voor het idee, vooral omdat ze hebben gezien dat ons gewas in perfecte balans is. Sterker nog, sommige telers hier in Nederland hebben al een ontvochtigingssysteem geïnstalleerd, dus we zijn blij dat onze proef zoveel impact heeft", aldus Raats.