Figuur - Links: stationair warmeluchtkanon, Rechts: mobiel warmeluchtkanon (Bron: Agrofrost)
Werkingsprincipe
Een krachtige ventilator gecombineerd met een brander ‘schiet’ een straal warme lucht (70-90°C) doorheen het perceel zodat de bloemen/vruchten om de 7-10 min opgewarmd worden. Er bestaan zowel mobiele systemen (die door een tractor doorheen het perceel getrokken worden) als stationaire systemen (roterend).
Omdat de warme lucht rechtstreeks op de bloemen en vruchten gericht wordt, is de energie-input per hectare veel lager dan bv. bij vuurpotten. Bij hoge luchtvochtigheid, waarbij er rijmvorming op het gras en de bomen optreedt, ligt de efficientie nog hoger: de straal warme lucht zorgt ervoor dat de rijm/het gecondenseerde water op de bloemen weer smelt/verdampt. Na de passage van de straal zetten condens en rijm zich opnieuw af op de bloemen. In deze faseovergang wordt er warmte afgegeven aan de bloem, wat dus bescherming oplevert (Figuur 1). De vorming van (te veel) rijm op de bloemen wordt met deze toestellen ook tegengegaan. Figuur 2 toont de periodieke passage van de straal warme lucht (opwarmen en afkoelen van bloemen) voor een vast, roterend warmeluchtkanon (Frostguard).
Figuur 1 - Faseovergangen van water tussen vaste stof (S, solid), vloeistof (L, liquid) en gas (G, gas) zoals die optreedt in de boomgaard bij gebruik van warmeluchtkanonnen.
Figuur 2 - Cyclische opwarming/ afkoeling van de luchttempertuur (rood), natte-boltemperatuur en temperatuur van het bloemweefsel (oranje) op 10 m van een warmeluchtkanon type Frostguard (Bron: pcfruit).
Er bestaan ook warmeluchtkanonnen die de opwekking van warme lucht combineren met het genereren van mist en rook (Fogdragon, Figuur 3). De werking is dezelfde als hierboven beschreven, maar de brandstof is stro en de mist zou een extra bescherming bieden door de uitsraling van warmte te beperken. Deze techniek met mist/rook wordt verder besproken bij de Alternatieve technieken (tab 'Overige'). Hierbij komen er een aantal negatieve aspecten aan bod die de techniek minder bruikbaar maken in Vlaanderen.
Figuur 3 - Mobiel warmeluchtkanon ‘Fogdragon’ met mist/rookgeneratie (Bron: Fogdragon).
Effectiviteit
In de juiste omstandigheden kunnen de vruchten beschermd worden tot een omgevingstemperatuur van -5,5°C. Dit geldt zowel voor stationaire en mobiele warmeluchtkanonnen. Deze systemen zullen het best presteren als het vochtgehalte in de lucht hoog is. Bij droge omstandigheden is er minder rijmafzetting en is er dus ook minder latente energie beschikbaar.
Er moet rekening gehouden worden met de invloed van de wind: deze kan er immers voor zorgen dat de warme lucht niet op de juiste plaats terechtkomt en deze kan het afkoelen van de vrucht versnellen na de passage van het warmeluchtkanon. Bij een sterke wind op het perceel kan ervoor gekozen worden om het warmeluchtkanon te combineren met vuurpotten of kachels aan de inkomende windzijde.
De genoemde temperatuurswinsten kunnen behaald worden bij een bereik van 8 tot 10 hectare voor een mobiel systeem en 0,5 tot 1 hectare voor een vast systeem. Voor de mobiele systemen geldt er dat bij zeer lage temperaturen die tegen de genoemde ondergrens van de maatregel aanliggen, de beschermde oppervlakte daalt om dezelfde temperatuurswinst te behouden: het traject van het toestel moet dan namelijk wat ingekort worden. Voor vaste systemen zal in dit geval de brandertemperatuur opgevoerd moeten worden om eenzelfde temperatuurswinst te bekomen.
Bij de teelt van druiven voor de wijnbouw bieden de stationaire warmeluchtkanonnen hoe dan ook minder bescherming: het temperatuurbereik gaat maar tot -3°C en de beschermde oppervlakte zal niet meer dan 0,3 hectare per toestel bedragen. Deze oppervlakte kan evenwel terug verhoogd worden naar 0,5 hectare door de temperatuur van het toestel op te voeren van 100°C naar 110°C. Het verbruik neemt hierbij toe van 10,5 kg/h naar 13 kg/h per toestel.
Toepasbaarheid
Mobiele warmeluchtkanonnen zijn toepasbaar op elk perceelligging en in elke teelt. Stationaire systemen zijn toepasbaar voor alle teelten, maar op sterk vorstgevoelige percelen is het systeem ontoereikend in de bescherming van appelen en peren. De mobiele systemen bieden dus een grotere temperatuurswinst dan stationaire systemen en zijn geschikter op meer vorstgevoelige percelen waar de temperatuur dieper daalt. Voor boomgaarden met een grote oppervlakten wordt er doorgaans altijd gewerkt met mobiele systemen. De voorwaarde hierbij is wel dat deze percelen aaneengesloten zijn of dat niet aaneengesloten percelen dicht genoeg liggen om ze snel te overbruggen met de tractor. Bij kleine of gefragmenteerde percelen of percelen met een erg steile hellingsgraad zijn stationaire roterende systemen dan weer aangewezen.
Wanneer men gebruik maakt van stationaire systemen moet men rekening houden met de reikwijdte van het toestel: de beschermingszone heeft de vorm van een cirkel of ovaal.
Figuur 3 toont de mogelijke opstelling van een stationair warmeluchtsysteem.
Figuur 2 - Schematische weergave van de vorst beschermde zone gecreëerd door een stationair warme luchtkanon in een boomgaard:
- Alle lijnen zijn bomenrijen.
- Op alle punten (1-60) werden de vruchten geteld.
- In de zone binnen de blauwe punten is er in dit voorbeeld sprake van 0% schade.
- In de zone tussen de blauwe punten en de gele punten is er nog steeds 100% opbrengst, maar is er wel kwaliteitsverlies mogelijk.
- De wind zorgt ervoor dat de beschermde zone tegen de windrichting opschuift.
Praktische uitvoering
De stationaire toestellen moeten vooraf op het perceel geplaatst worden en zij moeten voorzien worden van voldoende brandstof. Een automatische start/stop functie is optioneel. Rookloze systemen (oa. op propaan) kunnen ingezet worden bij regenkappen en tunnelserres (zie ook paragraaf overkapping).
De mobiele toestellen moeten getrokken worden door een tractor. Deze zal tijdens de vorstnacht continu moeten rondrijden doorheen het perceel. De route doorheen het perceel moet nauwgezet gepland worden, zodat de tijd tussen 2 passages beperkt blijft tot maximaal 8-10 min om zo schade te voorkomen. Men moet deze maximale ‘wachttijd’ ook mee in rekening brengen wanneer de brandstofflessen gedurende de nacht vervangen moeten worden. Men kan dus best een voldoende grote voorraad aan gasflessen voorzien op een tactische plaats in de boomgaard. Bij zeer lage temperaturen zal de route eventueel moeten verkort worden (daling beschermde oppervlakte voor behoud van eenzelfde temperatuurswinst).
Arbeidsintensiviteit
De stationaire toestellen moeten eenmalig in het perceel geplaatst worden. Indien er geen automatische start/stop aanwezig is, moeten deze systemen manueel opgestart te worden als de vorst intreedt. Tussen 2 vorstnachten in moet de brandstofvoorraad gecontroleerd en indien nodig aangevuld worden.
De mobiele toestellen moeten gedurende de vorstnacht continu bediend worden door 1 persoon. Omwille van veiligheidsredenen is het aangewezen om desondanks met twee mensen aanwezig te zijn.
Kosten
De grootste kost is de investering in aankoop van de toestellen. Het verbruik is relatief laag, waardoor dit een efficiënt systeem is voor de geleverde prestaties.
Voor mobiele systemen geldt er dat de arbeidskost en de kost voor diesel (tractor) systematisch toenemen naarmate er zich meer vorsturen voordoen.
De onderhoudskost is laag en deze toestellen gaan naar verwachting 10 tot 15 jaar mee.
Milieu-impact
Verbrandingsprocessen gaan gepaard met de uitstoot van fijn stof, CO2 en andere schadelijke broeikasgassen. Afhankelijk van het gebruikte systeem is rook- en geurhinder mogelijk. Omdat deze systemen meestal werken op propaangas en omdat het verbruik relatief laag ligt, is de impact wel relatief beperkt. De verbranding van propaangas wordt aanzien als ‘properder’ dan andere verbrandingsprocessen.
Bij gebruik van de mobiele systemen moet de verbranding van diesel van de tractor ook nog meegerekend worden in de milieubelasting.
Voor- en nadelen
Voordelen:
- Vrij hoge temperatuurswinsten.
- Vrij laag energieverbruik.
- Effectieve techniek met weinig beperkingen.
Nadelen:
- Hoge investeringskost.
- Maakt gebruik van primaire brandstof die het milieu belast.
- Vrij arbeidsintensief (mobiele systemen).
- Ondervindt nadelige invloed van wind en droge lucht.