Een slimme kas die zelf berekent wanneer groenten water en wat meer warmte nodig hebben. Daaraan werkt hoogleraar Tamás Keviczky van de faculteit ME van de TU Delft. Deze aanpak bespaart kosten en is goed voor het milieu.
Volle, vuurrode tomaten die er in een kas zo lekker uitzien dat je ze het liefst direct van de plant wil halen en op wil eten. Dat is de droom van telers. Wat extra hulp van techniek kunnen ze daarbij goed gebruiken. Want wat nu als een geheel automatisch systeem aangeeft wanneer je de tomaten in de kas het beste water kunt geven? Zodat ze zo goed mogelijk groeien en het waterverbruik minimaal is. En dat dit systeem ook nog rekening houdt met de temperatuur, weersvoorspelling, kunstlicht en hoeveel voedingsstoffen nodig zijn.
Een dergelijk systeem, dat volledig zelf nagaat hoe de plantjes het beste kunnen kweken, bouwde Tamas Keviczky samen met zijn team bij de TU Delft. Keviczky is hoogleraar Networked Cyber-Physical Systems. “Uiteindelijk willen we een nieuwe aanpak ontwikkelen die het milieu zo min mogelijk belast en kosten bespaart, omdat we precies kunnen uitrekenen wat de plantjes op ieder moment tijdens hun groei nodig hebben”, zegt hij. De belofte van zo’n hightech kas is meer duurzaamheid en een hogere opbrengst waardoor je meer monden voedt.
Je moet vooral zorgen dat de kunstmatige intelligentie de juiste beslissingen neemt.
Duurzaamheid
Een belangrijke stap in die richting werd al gezet. Onder de naam Automatoes won Keviczky met zijn team de internationale Autonomous Greenhouse Challenge. Ze ontwikkelden een kas die op afstand werd bestuurd door slimme algoritmes en het hoogste rendement haalde tijdens de wedstrijd. De tomaten waren niet alleen lekker, maar het team scoorde bovendien hoog op het gebied van duurzaamheid - ze verbruikten het minste aantal grondstoffen per tomaat. Waardoor de opbrengt ook nog het hoogst was.
Daarvoor verzamelde het team veel gegevens uit de kas. Bijvoorbeeld de temperatuur, luchtvochtigheid en hoeveel co2 er in de lucht zit. Al deze dingen bepalen hoe goed een tomaat kan groeien. “Die data heeft ons systeem nodig om te kunnen werken. Maar wat je er vervolgens mee kan doen, is een ingewikkelder verhaal. Met name omdat je veel dingen die je in een kas doet, niet meer ongedaan kan maken. Zo is het mogelijk om extra te verwarmen, dan schroef je de temperatuur op. Maar weer koelen is lastiger. Dat gaat op een passieve manier, via ventilatieopeningen waarbij je ook nog moet hopen dat de wind goed staat zodat het genoeg afkoelt. Vervolgens verlies je dan ook weer luchtvochtigheid en co2, dat helpt om de planten te kweken.”
Alles heeft dus met elkaar te maken. Draai je aan een knop, dan verander je automatisch ook allerlei andere dingen. En daar moet het systeem allemaal rekening mee houden. Dat lukt via de kunstmatige intelligentie aan boord, dat zelf berekent en bepaalt wat de beste aanpak is. “Veel mensen stellen zich kunstmatige intelligentie voor als een magische doos, waar je gegevens in stopt en een plan uitrolt. Maar zo eenvoudig is het niet”, zegt de onderzoeker. “Je moet vooral zorgen dat de kunstmatige intelligentie de juiste beslissingen neemt.”
Autonome kas
Daarin slaagde het team door verschillende doelen te omschrijven. Bijvoorbeeld het doel dat de fotosynthese in een tomaat zo goed mogelijk verloopt, want daardoor groeien de tomaten. “Bovendien keken we niet alleen naar de gevolgen van beslissingen op de korte termijn, maar ook over een langere periode. Was de temperatuur op een bepaalde moment te hoog, dan namen we ook de weersvoorspelling mee. Misschien is die paar graden extra nu niet zo erg, omdat het de volgende dag flink zou afkoelen. Daardoor voorspelt het systeem beter welke beslissingen het beste zijn voor de kas als geheel. Elk onderdeel, zoals temperatuur of co2-gehalte, had eigen doelen. Hierin brachten we een hiërarchie aan, zodat het systeem zelf kon bepalen wat uiteindelijk de beste aanpak was om zo duurzaam mogelijk lekkere tomaten te kweken.”
Dat lukte al goed tijdens de wedstrijd. Keviczky is het systeem sindsdien verder aan het ontwikkelen, zodat het ooit in een kas kan worden toegepast. Dat is het ultieme doel van de wetenschappers, zodat hun onderzoek ook daadwerkelijk een maatschappelijke impact heeft. “Het is nog een lange weg naar een volledig autonome kas, maar ik denk dat we al wel eerder kassen gaan zien die van een afstand worden beheerd. Telers gebruiken dan technologie, die ze ondersteunt om beslissingen te nemen over het klimaat in de kas, watergebruik en toedienen van extra voedingsstoffen. Dat is dan als aanvulling op hun eigen kennis onmisbaar.”
Het is geen toeval dat juist Keviczky zich op dit onderzoek stort. Als wetenschapper houdt hij zich bezig met regeltechniek. “Het is een verborgen techniek. Regeltechniek zit in vrijwel alle apparaten die we gebruiken, maar vaak weten we dat helemaal niet. Het zit in jouw smartphone, het internet protocol waardoor je online kan surfen maar ook in een strijkijzer dat nagaat of de onderkant niet te heet wordt. Dat vind ik fascinerend.”
Daarnaast heeft hij zelf ook nog groene vingers. Tuinieren is een hobby. “Ik woon in Leiden en heb daar een stadstuin. Die is niet groot, maar staat helemaal vol met plantjes, groenten en kruiden. Ik wil precies weten hoe ik alles zo goed mogelijk kan laten groeien en juist techniek helpt daarbij."
