De Ultieme Gids voor het Ontwerp van Ondergrondse Kassen: Een Wereldwijd Perspectief

In een tijdperk van toenemende milieuzorgen en een groeiende wereldbevolking is de zoektocht naar duurzame en efficiënte voedselproductiemethoden belangrijker dan ooit. Een innovatieve oplossing die wereldwijd aan populariteit wint, is de ondergrondse kas, vaak een Walipini genoemd. Deze gids biedt een uitgebreid overzicht van het ontwerp, de constructie, de voordelen en de wereldwijde toepassingen van ondergrondse kassen, en biedt waardevolle inzichten voor iedereen die geïnteresseerd is in duurzame landbouw en voedselzekerheid.

Wat is een Ondergrondse Kas (Walipini)?

Een ondergrondse kas, of Walipini (Aymara voor "warme plek"), is een structuur die gedeeltelijk of volledig onder het maaiveld wordt gebouwd. Dit ontwerp maakt gebruik van de natuurlijke isolerende eigenschappen van de aarde om het hele jaar door een stabiele temperatuur te handhaven, waardoor het ideaal is voor het verbouwen van gewassen in regio's met extreme klimaten.

De belangrijkste principes achter de werking van een ondergrondse kas zijn:

• Passieve Zonneverwarming: De kas is georiënteerd om de blootstelling aan zonlicht te maximaliseren, vooral tijdens de wintermaanden. Ontwerpen die op het zuiden gericht zijn (op het noordelijk halfrond) zijn gebruikelijk.
• Geothermische Verwarming: De temperatuur van de aarde blijft relatief constant enkele meters onder het oppervlak. Deze geothermische energie helpt de temperatuur in de kas te reguleren, en zorgt voor warmte in de winter en koelte in de zomer.
• Isolatie: De omringende aarde fungeert als een natuurlijke isolator, waardoor warmteverlies in de winter en warmtewinst in de zomer wordt verminderd.

Voordelen van Ondergrondse Kassen

Ondergrondse kassen bieden tal van voordelen ten opzichte van traditionele bovengrondse kassen, vooral in uitdagende klimaten.

1. Jaarrond Voedselproductie

De stabiele temperatuuromgeving maakt het mogelijk om het hele jaar door gewassen te verbouwen, zelfs in regio's met strenge winters of hete zomers. Dit kan de voedselzekerheid aanzienlijk verbeteren en de afhankelijkheid van geïmporteerde producten verminderen.

Voorbeeld: In de hooggelegen gebieden van de Andes in Zuid-Amerika, waar de Walipini zijn oorsprong vindt, zijn de groeiseizoenen doorgaans kort en onvoorspelbaar. Ondergrondse kassen hebben gemeenschappen in staat gesteld om het hele jaar door verse groenten en fruit te verbouwen, wat de voeding en het levensonderhoud verbetert.

2. Lagere Energiekosten

Door gebruik te maken van passieve zonne- en geothermische energie, verminderen ondergrondse kassen de behoefte aan kunstmatige verwarming en koeling aanzienlijk. Dit vertaalt zich in lagere energierekeningen en een kleinere ecologische voetafdruk.

3. Bescherming tegen Extreem Weer

Het aardgekoppelde ontwerp biedt bescherming tegen harde wind, zware sneeuw, hagel en extreme temperatuurschommelingen, waardoor gewassen worden beschermd tegen schade en verlies. Het is ook beter bestand tegen extreme weersomstandigheden zoals orkanen en tornado's.

Voorbeeld: In gebieden die gevoelig zijn voor orkanen, zoals het Caribisch gebied, kan een ondergrondse kas een veilige en beschermde omgeving bieden voor het verbouwen van voedsel, zelfs tijdens zware stormen.

4. Waterbesparing

De afgesloten omgeving helpt waterverlies door verdamping te verminderen, waardoor ondergrondse kassen waterefficiënter zijn dan traditionele tuinen of kassen. Condensatie kan ook worden opgevangen en hergebruikt.

5. Ziekte- en Plagenbestrijding

De gecontroleerde omgeving van een ondergrondse kas kan helpen om problemen met plagen en ziekten te minimaliseren, waardoor de behoefte aan chemische bestrijdingsmiddelen en herbiciden wordt verminderd.

6. Verlengd Groeiseizoen

Het stabiele klimaat verlengt het groeiseizoen, waardoor gewassen kunnen worden geteeld die anders niet mogelijk zouden zijn in het lokale klimaat. U kunt ook eerder zaailingen opkweken om ze later in de buitentuin uit te planten.

7. Verbeterde Gewaskwaliteit

De gecontroleerde omgeving kan leiden tot een verbeterde gewaskwaliteit, met betere opbrengsten, smaak en voedingswaarde.

Belangrijke Ontwerpoverwegingen voor Ondergrondse Kassen

Het ontwerpen van een effectieve ondergrondse kas vereist zorgvuldige overweging van verschillende factoren.

1. Locatiekeuze

De juiste locatie kiezen is cruciaal om de voordelen van een ondergrondse kas te maximaliseren.

• Blootstelling aan zonlicht: De locatie moet voldoende zonlicht ontvangen, vooral tijdens de wintermaanden. Een helling op het zuiden (op het noordelijk halfrond) is ideaal.
• Grondsoort: Goed doorlatende grond is essentieel om wateroverlast te voorkomen. Voer een bodemtest uit om de bodemsamenstelling en drainage-eigenschappen te bepalen.
• Waterbeschikbaarheid: Toegang tot een betrouwbare waterbron is noodzakelijk voor irrigatie. Overweeg het oogsten van regenwater als een duurzame optie.
• Toegankelijkheid: De locatie moet gemakkelijk toegankelijk zijn voor constructie en onderhoud.
• Lokale voorschriften: Controleer lokale bouwvoorschriften en regelgeving voordat u met de bouw begint.

2. Afmetingen en Vorm van de Kas

De afmetingen en vorm van de kas zijn afhankelijk van de beschikbare ruimte, het budget en het beoogde gebruik. Een rechthoekige vorm is over het algemeen het meest efficiënt voor het maximaliseren van de ruimte en de blootstelling aan zonlicht.

De diepte van de kas is ook een belangrijke overweging. Een diepte van 6-8 voet (1,8-2,4 meter) wordt doorgaans aanbevolen om te profiteren van de isolerende eigenschappen van de aarde.

3. Beglazingsmaterialen

De keuze van het beglazingsmateriaal beïnvloedt de hoeveelheid licht die de kas binnenkomt en de hoeveelheid warmte die wordt vastgehouden. Veelgebruikte beglazingsmaterialen zijn:

• Polycarbonaat: Duurzaam, lichtgewicht en biedt goede isolatie.
• Glas: Biedt uitstekende lichttransmissie en een lange levensduur, maar is duurder en zwaarder dan polycarbonaat.
• Polyethyleenfolie: Een kosteneffectieve optie, maar minder duurzaam en biedt minder isolatie dan polycarbonaat of glas.

4. Ventilatie

Goede ventilatie is essentieel om oververhitting te voorkomen en de luchtkwaliteit te handhaven. Ventilatiesystemen kunnen passief of actief zijn.

• Passieve ventilatie: Berust op natuurlijke luchtstroom door ventilatieopeningen en deuren. Ventilatieopeningen moeten zowel boven- als onderin de kas worden geplaatst om luchtcirculatie te bevorderen.
• Actieve ventilatie: Maakt gebruik van ventilatoren om de lucht te circuleren. Dit is met name belangrijk in warmere klimaten.

5. Isolatie

Aanvullende isolatie kan worden toegevoegd aan de muren en het dak van de kas om warmteverlies verder te verminderen. Veelgebruikte isolatiematerialen zijn:

• Hardschuimplaten: Bieden uitstekende isolatie en zijn relatief eenvoudig te installeren.
• Aanberming: Het ophopen van grond tegen de buitenmuren van de kas biedt extra isolatie.
• Strobalen: Een natuurlijke en duurzame isolatie-optie.

6. Drainage

Goede drainage is essentieel om wateroverlast te voorkomen. Installeer drainagesystemen rondom de kas om water weg te leiden van de structuur.

7. Verlichting

In regio's met beperkt zonlicht kan aanvullende verlichting nodig zijn om een optimale plantengroei te garanderen. LED-groeilampen zijn een energiezuinige optie.

8. Verwarmings- en Koelsystemen

Hoewel ondergrondse kassen zijn ontworpen om de behoefte aan kunstmatige verwarming en koeling te minimaliseren, kunnen aanvullende systemen nodig zijn in extreme klimaten. Opties zijn onder andere:

• Geothermische verwarming/koeling: Maakt gebruik van de constante temperatuur van de aarde om de kas te verwarmen of te koelen.
• Zonneboilers: Gebruiken zonne-energie om water te verwarmen, dat vervolgens door de kas kan worden gecirculeerd.
• Houtkachels: Een goedkope verwarmingsoptie, maar vereist een betrouwbare brandstofbron.
• Verdampingskoelers: Gebruiken verdamping om de lucht te koelen. Effectief in droge klimaten.

Bouwproces

De bouw van een ondergrondse kas kan een aanzienlijke onderneming zijn, maar het is een lonend project voor wie op zoek is naar een duurzame oplossing voor voedselproductie. Hier is een algemeen overzicht van het bouwproces:

1. Planning en ontwerp: Ontwikkel een gedetailleerd plan met daarin de afmetingen, oriëntatie en materialen van de kas. Raadpleeg indien nodig professionals.
2. Uitgraving: Graaf de locatie uit tot de gewenste diepte. Zorg voor een correcte helling voor de drainage.
3. Fundering: Construeer een solide fundering met beton of andere duurzame materialen.
4. Muren: Bouw de muren met betonblokken, hout of andere geschikte materialen.
5. Dakconstructie: Construeer de dakconstructie om het beglazingsmateriaal te dragen.
6. Beglazing: Installeer het beglazingsmateriaal en zorg voor een goede afdichting om warmteverlies te voorkomen.
7. Ventilatie: Installeer ventilatiesystemen.
8. Isolatie: Voeg isolatie toe aan de muren en het dak.
9. Drainage: Installeer drainagesystemen.
10. Interieurafwerking: Voeg kweekbedden, paden en andere interieurelementen toe.
11. Nutsvoorzieningen: Sluit water en elektriciteit aan (indien nodig).

Wereldwijde Voorbeelden en Casestudy's

Ondergrondse kassen worden in verschillende regio's over de hele wereld gebruikt om uitdagingen op het gebied van voedselzekerheid aan te gaan en duurzame landbouw te bevorderen.

1. Andesgebergte, Zuid-Amerika

De Walipini vindt zijn oorsprong in de hooggelegen gebieden van het Andesgebergte in Zuid-Amerika. Inheemse gemeenschappen gebruiken deze structuren al eeuwenlang om gewassen te verbouwen in het barre klimaat. Ze vormen een cruciale bron van verse producten tijdens de lange wintermaanden.

2. Koude Klimaten: Noord-Amerika en Europa

In Noord-Amerika en Europa winnen ondergrondse kassen aan populariteit in regio's met koude winters. Ze stellen tuiniers en boeren in staat om het groeiseizoen te verlengen en het hele jaar door voedsel te produceren, waardoor de afhankelijkheid van geïmporteerde producten wordt verminderd en lokale voedselsystemen worden bevorderd.

Voorbeeld: In Canada en Scandinavië, waar de wintertemperaturen extreem laag kunnen zijn, maken ondergrondse kassen de teelt van groenten en kruiden mogelijk die anders onmogelijk zou zijn.

3. Droge Regio's: Midden-Oosten en Afrika

In droge regio's in het Midden-Oosten en Afrika kunnen ondergrondse kassen helpen om water te besparen en een stabielere groeiomgeving te creëren. De afgesloten omgeving vermindert waterverlies door verdamping, waardoor ze ideaal zijn voor gebieden met waterschaarste.

Voorbeeld: In sommige delen van het Midden-Oosten lopen projecten om ondergrondse kassen in combinatie met ontziltingsinstallaties te gebruiken om duurzame voedselproductiesystemen te creëren.

4. Eilandstaten

Eilandstaten, die vaak kwetsbaar zijn voor extreme weersomstandigheden en beperkte landbouwgrond hebben, kunnen veel baat hebben bij ondergrondse kassen. Ze bieden een beschermde omgeving voor het verbouwen van voedsel, zelfs tijdens stormen, en kunnen helpen de voedselzekerheid te verbeteren.

Voorbeeld: Verschillende Caribische eilanden onderzoeken het gebruik van ondergrondse kassen om de lokale voedselproductie te verhogen en de afhankelijkheid van geïmporteerd voedsel te verminderen, dat vaak duur is en onderhevig aan verstoringen.

Uitdagingen en Overwegingen

Hoewel ondergrondse kassen tal van voordelen bieden, zijn er ook enkele uitdagingen en overwegingen om rekening mee te houden.

• Bouwkosten: Het bouwen van een ondergrondse kas kan duurder zijn dan het bouwen van een traditionele bovengrondse kas, vanwege de benodigde graaf- en constructiewerkzaamheden.
• Vochtigheidsregeling: Het beheersen van de luchtvochtigheid kan een uitdaging zijn in ondergrondse kassen. Goede ventilatie en ontvochtigingssystemen kunnen nodig zijn.
• Toegankelijkheid: De toegang tot de kas kan moeilijker zijn, vooral voor mensen met mobiliteitsproblemen.
• Wateroverlast: Slechte drainage kan leiden tot wateroverlast, wat planten kan beschadigen en een ongezonde omgeving kan creëren.
• Radon: In sommige gebieden kan radongas een probleem zijn in ondergrondse structuren. Radontests en mitigatiemaatregelen kunnen nodig zijn.
• Vergunningen: Afhankelijk van uw locatie kunnen bouwvergunningen vereist zijn voor ondergrondse kassen.

Onderhoud en Gebruik

Goed onderhoud en gebruik zijn essentieel om het succes van een ondergrondse kas op lange termijn te garanderen.

• Regelmatige inspecties: Inspecteer de kas regelmatig op tekenen van schade of slijtage.
• Beheer van ventilatie: Pas ventilatiesystemen aan als dat nodig is om een optimale temperatuur en luchtvochtigheid te handhaven.
• Water geven: Geef planten regelmatig water, maar vermijd overbewatering.
• Ziekte- en plagenbestrijding: Controleer planten op plagen en ziekten en neem passende maatregelen.
• Bodembeheer: Verrijk de bodem regelmatig met compost of ander organisch materiaal om de vruchtbaarheid te behouden.
• Schoonmaken: Houd de kas schoon en vrij van afval.

Conclusie

Ondergrondse kassen bieden een duurzame en veerkrachtige oplossing voor voedselproductie in een breed scala van klimaten. Door gebruik te maken van de natuurlijke hulpbronnen van de aarde, kunnen deze structuren het hele jaar door toegang bieden tot verse producten, energiekosten verlagen en de voedselzekerheid verbeteren. Hoewel er uitdagingen zijn om te overwegen, maken de voordelen van ondergrondse kassen ze tot een waardevol instrument voor het creëren van een duurzamer en rechtvaardiger voedselsysteem wereldwijd. Aangezien de klimaatverandering onze planeet blijft beïnvloeden, zal het omarmen van innovatieve technologieën zoals de ondergrondse kas cruciaal zijn voor het waarborgen van voedselzekerheid en het opbouwen van een veerkrachtigere toekomst. Met zorgvuldige planning, ontwerp en constructie kan iedereen een ondergrondse kas bouwen en beheren om zijn eigen voedsel te verbouwen, zijn gemeenschap te ondersteunen en bij te dragen aan een duurzamere wereld. Deze aanpak sluit aan bij de wereldwijde duurzaamheidsdoelstellingen en bevordert klimaat-slimme landbouwpraktijken.

Bronnen

• Boeken:
  • "The Earth Sheltered Solar Greenhouse Book" door Mike Oehler
  • "The Winter Harvest Handbook: Year Round Vegetable Production Using Deep Organic Techniques and Unheated Greenhouses" door Eliot Coleman
• Websites:
  • ATTRA (National Sustainable Agriculture Information Service): https://attra.ncat.org/
  • Lokale landbouwvoorlichtingsdiensten