Combineren is de sleutel bij energie en landbouw

4

Combineren is de sleutel bij energie en landbouw H2arvester wekt zonne-energie op met zonnewagens boven landbouwgrond H2arvester won met z’n zonnewagens in 2017 de prijs­ vraag van RVO ‘Zonnestroom in agrarisch gebied’.

Dit jaar voert de universiteit Wageningen een onder­ zoek uit naar het effect van zonnewagens op de groei van gewassen. H2arvester is een vernieuwend energie­ concept, waarbij de overvloedig aan­wezige landbouw­ grond wordt gebruikt voor de opwek van zonne-energie, via zogenaamde zonnewagens, zonder dat dit ten koste gaat van de productie van gewassen. zon/wind-energie + water

DOOR MARTIJN BONGAERTS

D

e basis van het product van H2arvester zijn zonne­ wagens, die zijn opgebouwd als een matrix van zonnepanelen die zich autonoom verplaatsen op de landbouwgronden van akkerbouwers en melkvee­houders. Ze gaan zelfs over sloten.

Doordat de zonnepanelen mobiel zijn, kan deze H2arvester worden gezien als een ‘extra gewas’ in de teelt van akker­ bouwers en bollentelers. Ook bij melkveehouders, waar de zonnewagens ‘mee rouleren’ in de weidegang en over sloten rijden. Dit is dus letterlijk dubbel gebruik van landbouwgrond en worden extra inkomsten gegenereerd, bij een maximale grondbezetting van 10 procent per hectare.

of het eigen dorp. Het agrarische bedrijf bevindt zich op het snijvlak, de ‘sweet spot’ van de verduurzamingsopgaven voor het landelijke gebied: duurzame energie, meer bodemgezondheid en betere verdienmodellen.

De opbrengst van de zonnepanelen kan op de boerderijen worden verwerkt tot waterstof (H2) en opgeslagen, om de pro­ ductie en het eigen gebruik van de opgewekte energie (water­ stof en warmte) in evenwicht te brengen. Zo heb je een lokaal circulair energie­systeem dat kan functioneren zonder het elek­ triciteits­net te verzwaren.

Met een omzetting van circa 60 procent kan van deze hoeveelheid zonnestroom ongeveer 10 miljoen ton waterstof geproduceerd worden. Dit staat gelijk aan 375 TWh energie, wat equivalent is aan drie maal het elektriciteitsgebruik van Nederland en bijna de helft van het totale netto energiegebruik in Nederland.

Als ander vergelijk: in Nederland wordt momenteel zo’n 50 ton waterstof gebruikt door de Nederlandse industrie.

De waterstofvoorraad kan eveneens aan derden worden geleverd, zoals landbouwcoöperaties, energiecoöporaties, industrie WIND & ZON - NR.1 2022

Markt De potentiële markt is groot. Het totale landbouwareaal van Nederland is 2,5 miljoen hectare. De opbrengst van een H2arvester-systeem is ongeveer 250.000 kWh zonne-energie per hectare. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat 10 procent van de oppervlakte wordt benut door de zonnewagens en de grond dus landbouwgrond blijft.

Er zijn meer dan 40.000 agrarische bedrijven die in aanmerking

5

Circulair en duurzaam energiemodel voor landbouw • local for local • scale by scale

waterstof + warmte

opslag

distributie

grondstof/brandstof

kunnen komen voor de toepassing van zonnewagens. In eerste instantie worden de huiskavels: de percelen direct rondom de boerderij, van deze bedrijven geschikt geacht. Een huiskavel is meestal zo’n 5 tot 25 hectare groot. De houding van agra­ riërs ten opzichte van duurzame energie is over het algemeen positief. Enerzijds omdat ze het als een kans zien om extra inkomsten te genereren en anderzijds omdat agrariërs ook een bijdrage willen leveren aan een duurzame toekomst.

Het gaat niet alleen om akkerbouwbedrijven. Ook bij melkvee­ houders (17.000 bedrijven) zijn er veel kansen, omdat er druk staat op hun huidige verdienmodel. Een groot deel van de melk­ veehouders zoekt daarom naar andere inkomsten­bronnen en investeert in duurzame energie.

Stand van zaken De universiteit van Wageningen voert haar onderzoek naar het effect van zonnewagens op de groei van gewassen uit op De Boerderij van de Toekomst in Lelystad. Een zonnewagen rijdt 50 meter heen en weer over stroken met beplanting en bestrijkt vier gewassen, namelijk vroege aardappelen, tarwe, uien en wintergerst.

energie + brandstof

Dit onderzoek zal in beeld brengen of er effecten op de gewas­ ontwikkeling en opbrengst optreden bij het inpassen van deze zonnewagen in de vruchtwisseling op een akkerbouwbedrijf.

De zonnewagen zal geschikt worden gemaakt voor het toe­ passen in een strokenteeltsysteem waarbij de wielen van de zonnewagen alleen over de vaste rijpaden rijden die gehanteerd worden in strokenteeltsystemen (zie ook het artikel over multi­ functionele zonneparken in W & Z 1 van 2021, red.). In één test met het strokenteeltsysteem rijdt de zonnewagen over vier verschillende gewassen tegelijk en kan in één seizoen de effecten op meerdere gewassen onderzocht worden.

Naast het onderzoeken van de effecten van de zonne­wagen op de gewasontwikkeling en -opbrengst zal het effect van de van verschillende omstandigheden op de energieproductie onderzocht worden. Denk hierbij aan variaties in weer, bodem­ gesteldheid, stof dat kan neer slaan op de zonnepanelen en bijvoorbeeld afvoer van regenwater.

Op Goeree-Overflakkee wordt een pilot uitgevoerd met een H2arvester met 168 zonnepanelen op een akkerbouwbedrijf met bloembollen, uien en aardappelen. Vooralsnog wordt de WIND & ZON - NR.1 2022

6 opgewekte stroom grotendeels aan het elektriciteitsnetwerk geleverd. In een later stadium wordt het combineren van zonnewagens met landbouwwerktuigen onderzocht.

Complexe puzzel De energietransitie is een complexe puzzel, op elke plek weer anders. Bijna dagelijks is te lezen dat de elektriciteitsnetten de grote hoeveelheden duurzaam opgewekte stroom niet kunnen ver­werken. Hiermee loopt de energietransitie vertraging op.

Uitbreiding van het stroomnet en nieuwe (betaalde) concepten met netcongestie zullen helpen, maar kosten nog steeds veel tijd en geld.

Er wordt veel verwacht van steeds verdere elektrificering voor de energietransitie. Het is goed om te beseffen dat de huidige vraag naar elektriciteit slechts een klein percentage is van de totale energiebehoefte. De huidige piekcapaciteit van het elektriciteitsnet is zo’n 40 GW, terwijl de piekvraag van energie veel en veel groter is: Aardgas, getransporteerd door het aardgasnet heeft een piekcapaciteit van circa 350 GW Oliegerelateerde activiteiten, grotendeels getransporteerd met leidingen, schepen en vrachtauto’s heeft een geschatte piekcapaciteit van 400 GW Door elektrificering kan de efficiency van veel processen omhoog en ook kan door energiebesparing veel bereikt worden.

De opgaaf blijft echter zo groot dat omzetting van elektriciteit naar andere energiedragers, zoals waterstof, nodig zal zijn. Dat zon en wind geen constante bron van energie zijn, heeft daar ook mee te maken.

Lokale integrale energie-oplossingen Het H2arvester-systeem past in de filosofie dat de oplossing veel meer in regionale of zelfs lokale kleinschaligere energie­ concepten zit, waarbij de energieketens regionaal (of nog kleiner) gesloten worden. In feite een integrale benadering van een gebied.

Slim opstellen en gebruik van PV-systemen en al dan niet combi­neren met windenergie geeft al veel kansen. Door de elektriciteit lokaal om te zetten in waterstof met behulp van elektrolysers kan het systeem lokaal verder geoptimaliseerd worden.

"Door elektrificering kan de efficiency van veel processen omhoog en kan ook door energiebesparing veel bereikt worden."

Een elektrolyser zet ongeveer 60 procent van de elektriciteit om in waterstof, het voordeel van veel boerderijen is dat de resterende 40 procent in de vorm van warmte nuttig gebruikt kan worden. Op andere locaties wordt deze warmte vaak als verlies gekenmerkt. Op veel boerderijen is er bijvoorbeeld behoefte om landbouwproducten te drogen en om aardgasvrij te worden.

Het drogen van landbouwproducten gebeurt nu meestal in grote drogerijen die veel steenkolen en stroom verbruiken (met daarbij veel transportbehoefte). Met gedroogde landbouwproducten worden er ook meer grondstoffen van eigen erf gebruikt, hetgeen de circulaire landbouw helpt, omdat deze grondstoffen niet meer aangevoerd en aangemaakt hoeven te worden.

Afhankelijk van de sector kan tot 60 procent van de warmte her­­gebruikt worden, waardoor de ‘normale’ verliezen aanzien­ lijk worden verminderd.

Verder is de opslagpotentie van waterstof op het platteland ook aanzienlijk. Waterstoftransport en -opslag worden vergunningtechnisch per situatie apart bekeken, maar op het platte­land is ruimte genoeg, hetgeen bij opslag een groot vergunningsvoordeel is. Door lokaal opgewekte duurzame energie op te slaan door het om te zetten naar waterstof, kan deze ook weer lokaal gebruikt worden op momenten dat er geen duurzame energie is. Op deze manier wordt een lokaal energiesysteem gecreëerd dat zich energetisch (afhankelijk van de situatie) zelf kan bedruipen.

Problemen in de praktijk

E

en mooi voorbeeld is de politieke wens om alle boerendaken vol te leggen met zonnepanelen. LTO Noord heeft uitgerekend dat 65.000 nog actieve boerderijen gemiddeld 1.000 panelen kunnen herbergen, een piekvermogen van ongeveer 400 kW per dak (350.000 kWh/jaar). Hiervoor is per boerderij

WIND & ZON - NR.1 2022

een eigen transformator nodig (vanaf 170 kW of 450 panelen).

Daarnaast zijn er nog tienduizenden boerendaken van niet meer actieve boeren. Als er bijv. 50.000 daken volgelegd worden met minimaal 400 kWpiek dan zullen er ook 50.000 transformatoren op het net aangesloten moeten worden.

Momenteel worden echter maar

ca. 1.200 nieuwe transformatoren per jaar aangesloten.

De productie van het aanleggen van transformatoren moet dus gigantisch omhoog, wat met de huidige krapte aan technisch perso­ neel erg (te) ambitieus lijkt. En dan moet het middenspanningsnet ook nog uitgebreid worden….