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02.09.2024
High- und Lowtech nach Mass an der Süffa 2024
Intelligente, vernetzte Küchengeräte für ressourcensparende Prozesse. Zu sehen an der Süffa 2024
High- und Lowtech nach Mass an der Süffa 2024
Intelligente, vernetzte Küchengeräte für ressourcensparende Prozesse. Zu sehen an der Süffa 2024
Ecke für Profis
Druckansicht23.08.2024
Wie Agrarprodukte erfolgreich nicht nur auf Äckern, sondern auch in kontrollierten, geschlossenen Systemen erdlos angebaut werden können, zeigt das am Fraunhofer IME entwickelte, automatisierte Pflanzenzuchtsystem OrbiPlant®. Durch ein integriertes, wellenförmiges Förderbandsystem wird die Anbaufläche in vertikaler Richtung vergrössert. So lässt sich mit dem hoch flexiblen OrbiPlant®-System die im urbanen Umfeld meist limitierte Grundfläche bestmöglich für den Anbau von Pflanzen unterschiedlicher Art nutzen – völlig unabhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeit.
Vertical Farming wird keine Nische bleiben – Prognosen sehen den Markt bereits 2030 bei einem Volumen von bis zu 24 Milliarden Dollar. Das ist Grund genug, um auch die Wirtschaftlichkeit der Technologie zu betrachten. Ein wesentlicher Kostenfaktor im Vertical Farming ist die notwendige Klimatisierung und Beleuchtung. Zwar ermöglicht die künstliche Beleuchtung eine hohe Produktivität und Unabhängigkeit von Wettereinflüssen, doch verursacht sie auch Kosten und CO2-Emissionen – auch wenn LED-Technik zum Einsatz kommt. Der konkrete Standort sowie die Gestaltung und Dimensionierung des Energieversorgungssystems sind also entscheidende Faktoren für die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.
Mit Blick auf die jeweiligen Standortbedingungen in Berlin, auf Island, in Burkina Faso oder in Indien erstellte das Forscher-Team am Fraunhofer IWU zunächst Energie-Szenarien für genau diese Standorte. In dem kleinen Ort Dalvík auf Island herrscht ganzjährig kaltes Klima, die Winter sind lang und dunkel. Kongoussi in Burkina Faso wurde stellvertretend für ländlich geprägte, heiss-trockene Regionen ausgewählt. Die indische Megacity Chennai war beispielsweise 2019 von einer starken Wasserknappheit betroffen. Berlin repräsentiert gemässigte Klimazonen.
Jeder dieser Standorte erfordert ein massgeschneidertes Konzept (Szenario) für Technologien zur Energieversorgung, wie lokale Solar- und Windenergie, sowie zur Energiespeicherung, etwa mithilfe von Wasserstoff. In Berlin könnte beispielsweise eine Kombination aus Solarenergie und Batterienutzung sinnvoll sein, während in Island aufgrund der klimatischen Bedingungen die Nutzung von Geothermie in Betracht gezogen werden könnte. Nach der Erstellung der Szenarien bereitete das Team des Fraunhofer IWU mit Unterstützung der Forscher vom Fraunhofer IGB die Daten auf, um sie für spätere Schritte nutzen zu können. Die Daten beziehen sich beispielsweise auf den Leistungsbedarf bestimmter Komponenten oder auch die Menge an erzeugter Biomasse.
Kosten für Licht und Wärme
Bei der Kultivierung von Weizengras im Vertical Farming machen die Kosten für die Beleuchtung und die Klimatisierung mehr als zwei Drittel der gesamten Betriebskosten aus. Daher ist es entscheidend, die Energiekosten so weit wie möglich zu reduzieren. Dies ist besonders wichtig für Standorte wie Berlin, wo die Energiebezugskosten im internationalen Vergleich sehr hoch sind. Hier kann durch die Nutzung eigener Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) in Kombination mit Energiespeichern die Menge an zuzukaufendem Strom reduziert werden. Die Stromgestehungskosten in Deutschland liegen dabei für eine PV-Anlage auf einem Gebäudedach und einem Batteriespeicher zwischen 0,10 und 0,20 €/kWh, je nach Standort und Grösse des Energiespeichers.
In Ländern wie Burkina Faso können andere Energiespeicher wie Wasserstoff von grossem Interesse sein. Dort ist das Stromnetz instabil und häufig von Ausfällen betroffen. In solchen ländlichen Gebieten ist es daher sinnvoll, auf mehr energetische Autarkie zu setzen. Eine vielversprechende Technologie, um überschüssige Energie zu speichern, ist die Wasserelektrolyse mithilfe von erneuerbaren Energien. Der so erzeugte Wasserstoff kann bei Bedarf in einem Brennstoffzellensystem wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.
Wie Wasserstoff optimal als Energiespeicher eingesetzt werden kann, zeigt das Fraunhofer IWU am Standort Chemnitz. Das dortige H2-Kraftwerk im kompakten Design ermöglicht die Speicherung von bis zu 2,5 MWh grüner Energie. Damit könnte eine Vertical-Farming-Produktion auf einer Fläche von 1.500 m² mehr als einen Tag lang unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie versorgt werden. (Fraunhofer-Institut)
(gb)
.LANDWIRTSCHAFT: Vertical Farming für weltweite Proteinversorgung
Wie Agrarprodukte erfolgreich nicht nur auf Äckern, sondern auch in kontrollierten, geschlossenen Systemen erdlos angebaut werden können, zeigt das am Fraunhofer IME entwickelte, automatisierte Pflanzenzuchtsystem OrbiPlant®. Durch ein integriertes, wellenförmiges Förderbandsystem wird die Anbaufläche in vertikaler Richtung vergrössert. So lässt sich mit dem hoch flexiblen OrbiPlant®-System die im urbanen Umfeld meist limitierte Grundfläche bestmöglich für den Anbau von Pflanzen unterschiedlicher Art nutzen – völlig unabhängig von Wetter, Tages- und Jahreszeit.
Vertical Farming wird keine Nische bleiben – Prognosen sehen den Markt bereits 2030 bei einem Volumen von bis zu 24 Milliarden Dollar. Das ist Grund genug, um auch die Wirtschaftlichkeit der Technologie zu betrachten. Ein wesentlicher Kostenfaktor im Vertical Farming ist die notwendige Klimatisierung und Beleuchtung. Zwar ermöglicht die künstliche Beleuchtung eine hohe Produktivität und Unabhängigkeit von Wettereinflüssen, doch verursacht sie auch Kosten und CO2-Emissionen – auch wenn LED-Technik zum Einsatz kommt. Der konkrete Standort sowie die Gestaltung und Dimensionierung des Energieversorgungssystems sind also entscheidende Faktoren für die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage.
Vertical Farming: Innenräume für den Anbau von Agrarprodukten nutzen |
Mit Blick auf die jeweiligen Standortbedingungen in Berlin, auf Island, in Burkina Faso oder in Indien erstellte das Forscher-Team am Fraunhofer IWU zunächst Energie-Szenarien für genau diese Standorte. In dem kleinen Ort Dalvík auf Island herrscht ganzjährig kaltes Klima, die Winter sind lang und dunkel. Kongoussi in Burkina Faso wurde stellvertretend für ländlich geprägte, heiss-trockene Regionen ausgewählt. Die indische Megacity Chennai war beispielsweise 2019 von einer starken Wasserknappheit betroffen. Berlin repräsentiert gemässigte Klimazonen.
Jeder dieser Standorte erfordert ein massgeschneidertes Konzept (Szenario) für Technologien zur Energieversorgung, wie lokale Solar- und Windenergie, sowie zur Energiespeicherung, etwa mithilfe von Wasserstoff. In Berlin könnte beispielsweise eine Kombination aus Solarenergie und Batterienutzung sinnvoll sein, während in Island aufgrund der klimatischen Bedingungen die Nutzung von Geothermie in Betracht gezogen werden könnte. Nach der Erstellung der Szenarien bereitete das Team des Fraunhofer IWU mit Unterstützung der Forscher vom Fraunhofer IGB die Daten auf, um sie für spätere Schritte nutzen zu können. Die Daten beziehen sich beispielsweise auf den Leistungsbedarf bestimmter Komponenten oder auch die Menge an erzeugter Biomasse.
Kosten für Licht und Wärme
Bei der Kultivierung von Weizengras im Vertical Farming machen die Kosten für die Beleuchtung und die Klimatisierung mehr als zwei Drittel der gesamten Betriebskosten aus. Daher ist es entscheidend, die Energiekosten so weit wie möglich zu reduzieren. Dies ist besonders wichtig für Standorte wie Berlin, wo die Energiebezugskosten im internationalen Vergleich sehr hoch sind. Hier kann durch die Nutzung eigener Photovoltaikanlagen (PV-Anlagen) in Kombination mit Energiespeichern die Menge an zuzukaufendem Strom reduziert werden. Die Stromgestehungskosten in Deutschland liegen dabei für eine PV-Anlage auf einem Gebäudedach und einem Batteriespeicher zwischen 0,10 und 0,20 €/kWh, je nach Standort und Grösse des Energiespeichers.
In Ländern wie Burkina Faso können andere Energiespeicher wie Wasserstoff von grossem Interesse sein. Dort ist das Stromnetz instabil und häufig von Ausfällen betroffen. In solchen ländlichen Gebieten ist es daher sinnvoll, auf mehr energetische Autarkie zu setzen. Eine vielversprechende Technologie, um überschüssige Energie zu speichern, ist die Wasserelektrolyse mithilfe von erneuerbaren Energien. Der so erzeugte Wasserstoff kann bei Bedarf in einem Brennstoffzellensystem wieder in elektrische Energie umgewandelt werden.
Wie Wasserstoff optimal als Energiespeicher eingesetzt werden kann, zeigt das Fraunhofer IWU am Standort Chemnitz. Das dortige H2-Kraftwerk im kompakten Design ermöglicht die Speicherung von bis zu 2,5 MWh grüner Energie. Damit könnte eine Vertical-Farming-Produktion auf einer Fläche von 1.500 m² mehr als einen Tag lang unterbrechungsfrei mit elektrischer Energie versorgt werden. (Fraunhofer-Institut)
(gb)
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