“Ik wist aan het begin weinig over Vertical Farms, maar had wel kennis over de energietransitie en duurzaamheid. Mijn onderzoek keek vooral naar: wat gaat de Farm in, zoals elektriciteit en nutriënten, en wat komt eruit, zoals sla en warmte.” Tess Blom promoveert op de integratie van Vertical Farms (VFs) met Nederlandse energiesystemen. Binnen haar consortium was ze de vreemde eend in de bijt: “De rest deed vooral onderzoek naar de gewassen. Maar toen de energiecrisis begon, kregen bestaande VFs het erg zwaar. Toen bleek mijn werk behoorlijk relevant!”

Tess begon in 2011 als bachelor student op onze faculteit, en deed sindsdien ruime ervaring op met duurzaamheid. Haar masterthesis beschreef mogelijkheden voor de energietransitie van Delft. Daarna deed ze ruim twee jaar onderzoek bij Andy van de Dobbelsteen: “Ik bestudeerde de CO2-voetafdruk van de campus en hoe we die kunnen verlagen. Bijvoorbeeld, hoeveel zou het uitmaken als we alle kantines vegetarisch maken?” Tess dacht eigenlijk niet dat ze ooit een PhD zou doen, maar toen het SkyHigh project voorbij kwam is ze, in haar woorden, ‘erin gerold’.

Sla met een flinke stroomrekening

SkyHigh is een initiatief van NWO om Nederland neer te zetten als koploper op het gebied van Vertical Farming. In dit geval gaat het over hermetisch afgesloten bouwwerken waarin gewassen groeien op kunstlicht. Tess: “Er zijn veel pluspunten: constante hoge opbrengst, korte transportketens, en laag verbruik van grond, nutriënten, pesticiden, water, en CO2-toevoer. Daar staat tegenover dat VFs enorm veel stroom nodig hebben voor verlichting en klimatisering, waardoor veel restwarmte ontstaat.” Zij onderzocht of we voor dit minpunt kunnen compenseren door nuttig gebruik te maken van restwarmte uit VFs en door in te spelen op tijdelijke overschotten aan (duurzame) elektriciteit.

Als eerste stap vergeleek Tess de huidige CO2-voetafdruk van sla uit VFs met die uit kassen en van akkers. “Daarbij rekenden we alles mee. Bijvoorbeeld de constructie van faciliteiten, energie-, water-, en nutriëntenverbruik, transport, zelfs verpakkingsmateriaal.” De focus lag op sla omdat daar de meeste data over beschikbaar is. Sla heeft weinig ruimte nodig en groeit snel, wat het zeer geschikt maakt voor VFs. Alsnog moest Tess goed zoeken: “Er zijn maar een paar operationele VFs in Nederland, en slechts één daarvan wilde data delen. Gelukkig kon ik ook gebruik maken van data van proefopstellingen in universiteiten.” De conclusie: sla van VFs zorgt momenteel voor veel meer CO2-uitstoot, voornamelijk vanwege het hoge elektriciteitsverbruik.

Binnenzwembad op sla-warmte

Kunnen we VFs integreren in de stad, waarbij we hun restwarmte slim inzetten voor andere doeleinden? Tess keek hiervoor eerst op de schaal van individuele gebouwen. “Zwembaden bleken de beste match! Die hebben namelijk het hele jaar door warmte nodig.” Andere opties zijn bijvoorbeeld appartementen, kantoren, en restaurants, waarbij die laatste meteen gebruik kan maken van de oogst. Hun vraag naar warmte is wel seizoensgebonden, dus zouden deze integraties het beste werken in combinatie met warmte- en koude-opslag (WKO-systemen). “Bijvoorbeeld in ondergrondse reservoirs, daar is de Nederlandse bodem zeer geschikt voor.”

Tot slot zoomde Tess uit naar de stedelijke schaal. “Dat deed ik aan de hand van een case study, een Amsterdamse wijk uit de jaren ’30. Kan een VF genoeg restwarmte produceren om de hele wijk te voorzien?” Ze berekende de behoefte van de wijk als het verschil tussen de totale productie van koude (bijvoorbeeld uit appartementen) en warmte (bijvoorbeeld uit supermarkten). De conclusie: “Een enkele VF kan dat gat niet dichten, maar de restwarmte kan zeker bijdragen als we de wijk willen afkoppelen van aardgas.” Tess suggereert dat VFs bovendien kunnen inspelen op fluctuaties in het elektriciteitsnetwerk door de lampen feller te laten branden bij overschot en te dimmen bij tekort. “Momenteel kijken plantenexperts of de gewassen daar tegen kunnen. De eerste resultaten lijken positief.”

Dichter bij de evenaar

We kunnen dus VFs bouwen in combinatie met binnenzwembaden, de restwarmte gebruiken om steden te verwarmen, en de transportketens zo kort mogelijk houden. Tess: “Dat draagt allemaal bij aan hun efficiëntie, maar VFs zouden nog steeds twee keer zoveel elektriciteit nodig hebben als kassen. Niet zo vreemd, die hebben een enorme technologische voorsprong.” Ze ziet op dit moment vooral toepassingen voor VFs buiten Nederland. “Plaatsen met weinig water, weinig ruimte, veel zonne-energie. Singapore bijvoorbeeld, of de golfstaten.” Maar daar komt nog een laatste afweging bij: “Als we in de toekomst willen werken aan verregaand natuurherstel, dan kun je toch overwegen om uitgestrekte akkers en kassen te vervangen door compacte Vertical Farms.”

Gepubliceerd: juli 2024

Meer informatie

• Tess verdedigt haar proefschrift op 1 november 2024 om 12:30.
• De afbeeldingen van bestaande VFs zijn eigendom van Philips Horticulture LED solution by Signify. De grafieken zijn gemaakt door en eigendom van Tess Blom. De afbeelding van een VF in een Nederlandse wijk is gegenereerd met AI.
• Het project waar Tess’ PhD onder viel, SkyHigh, heeft een eigen website.
• Tess heeft al meerdere papers geschreven op basis van haar onderzoek. Bijvoorbeeld over de totale CO2-uitstoot van sla per productiemethode, de integratie van VFs in verschillende gebouwen , en de integratie van een VF in warmte- en elektriciteitsnetwerken.