CASE STUDY: LED-verlichting stadion gras bij NAC Breda

Medio 2019 startte Oreon een uitgebreid onderzoek bij voetbalclub ‘NAC Breda’ naar de beïnvloeding van LED-licht op het speeloppervlak van gras. Dit gecombineerd met de unieke mogelijkheid om de gewonnen warmte afkomstig de waterkoeling van de LED-lampen, terug te brengen richting het gras. In samenwerking met Erwin Braspenning, eigenaar van Hubra Fieldmanagement, testte Oreon dit concept tijdens het herfst- en winterseizoen bij voetbalclub ‘NAC Breda’.

Oreon is een innovatieve ontwikkelaar en fabrikant van high-tech LED-assimilatieverlichting. De LED grow lights van Oreon worden sinds 2007 wereldwijd veelvuldig gebruikt in de glastuinbouw voor de teelt van o.a. sla, tomaten, microgreens en aardbeien. Dankzij het unieke waterkoelingsconcept van de LED-armaturen kan de door de LEDs geproduceerde warmte worden hergebruikt en naar het gras worden geleid. Dit resulteert in een betere en snellere groei en de mogelijkheid om het gras het hele jaar door te belichten. Samen met voetbalclub ‘NAC Breda’ en Hubra Fieldmanagement onderzocht Oreon de voordelen van het gebruik van watergekoelde LED-verlichting om de groei van het gras waarop gespeeld wordt te verbeteren, in combinatie met een uniek verwarmingssysteem om meer controle over de temperatuur te krijgen en energiekosten te verlagen.

Achtergrond
Veel professionele sportclubs gebruiken kunstmatig licht om de conditie van de grasmat te verbeteren. Traditioneel worden hogedruk natrium-armaturen (HPS) gebruikt. Grasmatten in stadions zijn ontworpen om extreme omstandigheden te kunnen weerstaan. De herstelperiode van het gras is tussen de wedstrijden door vaak te kort, wat resulteert in dunne plekken. Er is dus extra licht nodig.

LED-verlichting is in veel opzichten een stap vooruit. Een grasmeester heeft meer controle over groei, wat resulteert in bijvoorbeeld hogere kiemkracht en snellere wortel- / scheutontwikkeling. Bovendien heeft LED veel voordelen ten opzichte van HPS: lager energieverbruik, langere levensduur, minder warmtestraling en controle over het lichtrecept.

Onderzoeksdoelen
1. Wat is het resultaat wanneer watergekoelde LED-lampen worden gebruikt om gras van hoge kwaliteit te kweken tijdens de koude seizoenen van herfst en winter in een stadionomgeving?
2. Hoe kan de gewonnen warmte, afkomstig van de waterkoeling van de LED-verlichting, effectief worden teruggebracht en toegepast richting het gras?

Opstelling
Locatie: NAC Breda, Rat Verlegh Stadion, Stadionstraat 23, 4815 NC Breda, Nederland

De belichtingswagen bevat zes ‘Dutch Powerhouse Empress’ LED-armaturen, met een gecombineerde lichtintensiteit van 400 µmol/m2/s op turfniveau. De waterkoeling wordt aangedreven door een warmtewisselaar met gecombineerde ventilator en pomp in een gesloten systeem. De ventilator draait op lage snelheid.

De proef is uitgevoerd in de herfst en winter tussen september 2019 en maart 2020. Gedurende deze periode zijn de grasmatten dagelijks kunstmatig belicht in lichtperioden van 20 uur. De LED-verlichting is gebruikt op de delen van de grasmat die de minste hoeveelheid zonlicht ontvangen; de hoek en het doelgebied aan de zuidkant van het stadion.

Warmtetoepassing
De herverdeling van de gewonnen warmte afkomstig van de waterkoeling van de LED-armaturen is eerst getest met de standaard ventilatorsnelheid van de warmtewisselaar. De ventilatorsnelheid is later op een lagere snelheid ingesteld om zowel de temperatuur te verhogen, als de luchtsnelheid van de warme lucht richting het gras te verlagen tot een acceptabel niveau.

De resultaten toonden aan dat bij een omgevingstemperatuur van 2°C gras onder LED-verlichting tot 3-4°C werd verwarmd. Ter vergelijking: de omgevingstemperatuur bij gebruik van HPS-verlichting nam onder vergelijkbare weersomstandigheden toe tot 4-5°C. De wortelzone werd met geïntegreerde warmtebuizen ingesteld op minimaal 7°C.

Turf
Het door LED belichte gedeelte van de grasmat liet een meer consistente en snellere sluiting van het gras zien in vergelijking met het gras dat niet extra belicht was. De groei van het gras reageerde sneller op LED-verlichting, wat resulteerde in betere veldomstandigheden. Na een sportwedstrijd heeft Erwin een periode van maximaal 6 dagen om het veld weer in optimale conditie te brengen. LED-verlichting verbeterde en versnelde het herstellend vermogen van de grasmat. Volgens Erwin, die voorheen alleen HPS-verlichting gebruikte, vertoonde het gras onder LED-verlichting een vergelijkbare groei.

Wortels
De wortels van het gras die me LED zijn belicht, groeiden tot een gewenste lengte van 9 centimeter diep, wat resulteerde in minder schade aan het gras tussen wedstrijden. Het gras wat niet belicht was, was slechts de helft zo diep. Bovendien werden de door LED belichte wortels gezond wit van kleur met aanzienlijk meer vertakkingen, wat resulteerde in sneller verbeterde en stevigere grasmatten.

Conclusies en toekomstige doelstellingen
Onderzoek concludeerde dat LED-belichting een efficiënte en duurzame optie is voor het verlichten van speelvelden van stadiongras, onder andere doordat de gewonnen warmte kan worden hergebruikt. Volgens Erwin Braspenning: De resultaten uit de test met LED-verlichting waren vergelijkbaar met de resultaten van verlichting met HPS, waarin hij jarenlange ervaring heeft. Lokale temperaturen toonden een toename onder LED-verlichting wanneer warmte werd toegepast bij gebruik van een warmtewisselaar. Gras en wortels groeiden sneller en dikker dan her gras zonder verlichting. In combinatie met een lager energieverbruik, verwachten we in de toekomst meer LED-verlichting in stadions te gaan zien.

Doelstelling van toekomstig onderzoek zullen gericht zijn op:

• Instelbare lichtintensiteiten en temperatuurinstellingen

• Verbeteringen in warmtetoepassing

• Opgeschaalde technologie voor vergelijkbare markten

Testimonial Erwin Braspenning
Erwin Braspenning is een deskundige grasmeester met jarenlange ervaring in professioneel grasonderhoud. Hubra Fieldmanagement verzorgt het totale grasonderhoud van NAC Breda. Tijdens de proef was Erwin wekelijks ter plaatse om de door LED belichte grasontwikkeling te beoordelen. Samen met Oreon heeft hij het unieke stadionbelichtingssysteem verder ontwikkeld.

“Met de Oreon LED-installatie hebben we grote stappen kunnen zetten op het hoofdveld van NAC Breda. Enkele van de positieve punten zijn het energieverbruik en de korte verlichtingsperiode, wat ons een grotere dekking van het belichtingsoppervlakte geeft in vergelijking met de conventionele HPS-armaturen.”