Effektivere Nutzung der Sonnenenergie im Gewächshaus

fruit3: tooony (Wikimedia Commons, GFDL)

Der Klimawandel – und seine Vermeidung – ist ein aktuelles Thema, das in den Medien, in der Politik und in der Klasse BOS 013 (im Fach Agrarwirtschaft) viel diskutiert wird. Eine Exkursion führte die Klasse zu einer Versuchsanlage der Humboldt-Universität in Berlin-Dahlem.

Von Susanne Althausen, Tobias Buchwitz und Jannis Wagnitz

Am 26.11.2010 besuchten wir die Landwirtschaftlich-Gärtnerische Fakultät auf dem Campus Berlin-Dahlem der Humboldt-Universität.

Dort wurde uns von Prof. Dr. Uwe Schmidt, Fachgebietsleiter der Biosystemtechnik an der HU, das Pilotprojekt einer innovativen Gewächshaus-Anlage zur effektiven Nutzung der Sonnenenergie vorgestellt. Ziel des Projektes ist eine möglichst CO2-neutrale Pflanzenproduktion in Gewächshäusern. Da Deutschland eine Vorreiterrolle im Klimaschutz spielen möchte, wird das Projekt mit rund fünf Millionen Euro in den nächsten fünf Jahren staatlich gefördert.

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Auf der Versuchsanlage befinden sich zwei moderne Gewächshäuser. Beide sind mit einer Höhe von 6 Metern und einer Grundfläche von 307m² größer ausgelegt als ihre Vorgänger. Das eine ist das sogenannte Referenzhaus, welches den üblichen Standards entspricht. Es dient dem Vergleich zum Kollektorhaus. Das Kollektorhaus, welches alle bisher bekannten Methoden zur Energieeinsparung kombiniert, ist auf dem neuesten Stand der Technik und Forschungsgrundlage. Hier soll Energie, die durch Transpiration der Pflanzen abgegeben wird, genutzt werden.

Ein Gewächshaus muss entweder gekühlt, geheizt oder gelüftet werden. Beim konventionellen Gewächshaus entweicht beim Lüften die Wärme. Diese Wärmeenergie kann dann nicht weiter genutzt werden. In einem geschlossenem System, bleibt die Energie erhalten und kann in andere Energieformen umgewandelt werden. Deswegen bleibt das Kollektorhaus geschlossen. Es ist außerdem mit Doppelglaswänden zur besseren Isolation ausgestattet.

Der von den Pflanzen abgegebene Wasserdampf steigt auf und kondensiert an der eingebauten Rippenrohrkühlung, welche sich am First des Gewächshauses befindet. Die kondensierenden Wassertröpfchen enthalten latente Energie. Sie werden in einer Rinne aufgefangen und in einen Wassertank geleitet. Wenn die Umgebung nachts abkühlt, muss im konventionellen Gewächshaus geheizt werden, aber im Kollektorhaus wird das vom Tag aufgewärmte Wasser wieder durch Rohre ins Haus geleitet um zu heizen. Im Fall von zu starker Erhitzung oder Abkühlung des Wärmespeichers wird eine Wärmepumpe zur Temperaturregulierung zwischengeschaltet. Zusätzlich verhindert ein Aluminiumhüllschirm, dass Wärme entweicht. Neu ist außerdem ein Tagesschirm. Dieser wird an an kalten Tagen ausgefahren, um zu isolieren und somit Energieeinsparungen zu gewährleisten.

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Spezielle Messgeräte, sogenannte Phytocontrolsysteme, erkennen physiologische Signale der Pflanze, so dass die Klimatisierung computergesteuert optimal auf die Bedürfnisse der Pflanzen eingeht.

Normalerweise hat ein Sonnenkollektor einen Wirkungsgrad von ca. 50 Prozent. Mithilfe der innovativen Technik konnte der Wirkungsgrad in diesem Gewächshaus auf 70 Prozent gesteigert werden.

Die Kultivierung der Tomatenpflanzen ist sehr interessant. Die Wurzelballen sind auf einem circa 1,5 Meter hohen Podest, der Kulturrinne, gelagert und in Steinwolle mit Nährstoffanreichung eingesetzt. Das Pflanzenende wird mit Bändern in etwa 4 Metern an einem Stahlband festgezogen. Im Laufe ihres Wachstums werden sie dann in die Breite abgelenkt, da die Pflanzen mehrere Meter lang werden (Layersystem).

Seit Mai ist die zukunftsweisende Anlage in Betrieb. Wir sind gespannt, was die Zukunft bringt und wünschen dem Projekt viel Erfolg in den kommenden vier Jahren.

Weblink

  • „Wo Tomaten schwitzen” - Solares Gewächshaus auf dem Campus Dahlem: hu-berlin.de

Bildnachweis:

  • Tomate: fruit3.jpg, tooony (Wikimedia Commons, GNU-FDL)
  • Gewächshaus: © 2011 BOS 013, Peter-Lenné-Schule Berlin