Die vertikale Landwirtschaft bietet innovative Lösungen für die Nahrungsmittelproduktion in urbanen Räumen. Durch den Anbau von Pflanzen in gestapelten Ebenen innerhalb kontrollierter Umgebungen ermöglicht sie eine effiziente Nutzung von Raum und Ressourcen. Allerdings stellt der hohe Energieverbrauch, insbesondere durch künstliche Beleuchtung, eine bedeutende Herausforderung dar. Neue Forschungsergebnisse zeigen, dass durch den Einsatz intelligenter Beleuchtungssysteme, die sich dynamisch an die Bedürfnisse der Pflanzen und die Strompreise anpassen, erhebliche Energieeinsparungen erzielt werden können.
Herausforderungen der vertikalen Landwirtschaft
Vertikale Farmen sind stark auf künstliche Beleuchtung angewiesen, da sie in geschlossenen Räumen ohne natürliches Sonnenlicht operieren. Diese Beleuchtungssysteme verursachen einen erheblichen Anteil der Betriebskosten. Laut einer Studie von Forschern der Wageningen Universität kann die Implementierung dynamischer Lichtsteuerungen die Stromkosten um bis zu 12 % senken, ohne das Pflanzenwachstum negativ zu beeinflussen.
Dynamische Lichtsteuerung: Ein innovativer Ansatz
Die Forscher entwickelten ein Computerprogramm, das die Lichtintensität stündlich anpasst, basierend auf den aktuellen Strompreisen und den physiologischen Bedürfnissen der Pflanzen. In Experimenten mit Blattgemüse wie Basilikum, Spinat und Rucola zeigte sich, dass Pflanzen unter variierender Lichtintensität ähnliche Wachstumsraten und Blattflächen entwickelten wie unter konstantem Licht .
Integration von Sensoren und Modellen
Für eine effektive Umsetzung dieser Technologie sind präzise Sensoren erforderlich, die kontinuierlich Umweltparameter wie Licht, Temperatur und Feuchtigkeit überwachen. Diese Daten werden in Echtzeit in Modelle (computergestützte Systeme) eingespeist, die die optimalen Einstellungen mithilfe von Algorithmen und künstlicher Intelligenz (KI) für das Pflanzenwachstum berechnen.
Quelle: https://www.frontiersin.org/journals/science/articles/10.3389/fsci.2024.1411259/full
Anpassung an spezifische Pflanzenbedürfnisse
Die dynamische Steuerung ermöglicht es, die Lichtverhältnisse an die spezifischen Bedürfnisse verschiedener Pflanzenarten anzupassen. Dies kann zu gesünderen und widerstandsfähigeren Pflanzen führen, während gleichzeitig der Energieverbrauch minimiert wird.
Quelle: https://www.agtechnavigator.com/Article/2024/10/02/smart-lighting-key-to-future-proofing-vertical-farming-say-scientists/
Zukunftsperspektiven und Herausforderungen
Obwohl die Ergebnisse vielversprechend sind, betonen Experten wie Fatemeh Sheibani von der Purdue Universität, dass weitere Forschungen notwendig sind, um die langfristigen Auswirkungen dynamischer Beleuchtung auf verschiedene Pflanzenarten zu verstehen. Zudem müssen wirtschaftliche und technische Hürden überwunden werden, um diese Technologie breitflächig einzusetzen.
Fazit
Die Einführung intelligenter, dynamischer Beleuchtungssysteme in der vertikalen Landwirtschaft bietet ein erhebliches Potenzial zur Reduzierung von Energiekosten und zur Verbesserung der Nachhaltigkeit. Durch die Anpassung der Lichtverhältnisse an die spezifischen Bedürfnisse der Pflanzen und die aktuellen Strompreise können Ressourcen effizienter genutzt werden, ohne die Produktivität zu beeinträchtigen. Weitere Forschungen und Entwicklungen sind erforderlich, um diese Technologien zu optimieren und ihre Anwendung in großem Maßstab zu ermöglichen.
