OpEn Farming: Ganzheitliche Optimierung des Energiesystems Vertical Farming durch Integration in Kreislaufwirtschaft
| Projektkoordination | Prof. Dr. Thomas Hamacher, Direktor MEP, Lehrstuhlinhaber ENS Dr. Petra Liedl, MEP, Leitung Projektgruppe Food-Water-Energy-Nexus |
| Partner | Prof. Dr. Heike Mempel, HSWT mit Sabine Wittmann, HSWT, www.hswt.de/forschung/forschungseinrichtungen/asc.html Prof. Jasper den Besten, BrightBox, Niederlande Vivek Jadhav, Precede, Singapur |
| Förderer | Dieses Projekt wird gefördert vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung im Auftrag des Bundesministeriums des Innern, für Bau und Heimat mit Fördermitteln der Zukunft Bau Forschungsförderung. |
| Zeitraum | November 2021 bis Oktober 2023 |
| Ansprechpartner | Smajil Halilovic, Nashmin Elyasi |
Projektdarstellung
Vertical Farming erlaubt die Produktion von Lebensmitteln mit einer ganzjährig gleichbleibenden Qualität in einem hoch technisierten Umfeld nahe am Verbraucher. Es hat das Potential v.a. in Ballungszentren eine Schlüsseltechnologie zu werden, um eine nachhaltige Ernährungssicherung in Zeiten von urbanem Bevölkerungswachstum, Klimawandel und Wasserknappheit sicherzustellen. Die Vorteile liegen in der Witterungsunabhängigkeit, den kontrollierten Bedingungen mit optimiertem Wasser- und Düngemitteleinsatz sowie der mehrfachen Ausnutzung der Bodenfläche. Die Lichtnutzungs-Energieeffizienz (MJ/kg Trockengewicht) ist auch den effizientesten Gewächshäusern überlegen. Allerdings werden Vertical Farming- Konzepte bezogen auf eine nachhaltige Produktionsweise kontrovers diskutiert. Der Energiebedarf und die Kosten für Beleuchtung u. Klimatisierung können nicht mit traditioneller Landwirtschaft bzw. mit Gewächshäusern konkurrieren. Hohe Investitions- und Betriebskosten stehen einer Umsetzung in großem Maßstab entgegen. Die Umweltauswirkungen sind durch den hohen Energieverbrauch und bei herkömmlicher Energieversorgung zu groß.
Im Forschungsprojekt wird Vertical Farming als ganzheitliches System betrachtet mit dem Ziel, ein optimiertes Gebäude-, Technik- sowie Energiekonzept zu entwickeln, das die Synergien mit der Produktion von Lebensmitteln aufzeigt und die Umweltauswirkungen soweit als möglich reduziert. Basierend auf einem Gebäudemodell für Vertical Farming soll ein Simulationsmodell entwickelt werden, das die thermodynamischen Interaktionen zwischen Pflanze und Gebäude detailliert darstellt und in allen Produktionsstufen die Parameter Licht, Temperierung, Lüftung, Bewässerung, Nährstoffe energetisch bewertet. Ziel ist es, Synergien zwischen ihnen zu erkennen und das Gesamtsystem VF energetisch zu optimieren. Dies erfolgt auf Basis realer Daten der Indoor Farms der Partner und unter Berücksichtigung der optimalen Verhältnisse für die Pflanzen. VF kann nur dann nachhaltig sein, wenn der hohe Energieverbrauch gesenkt, die Versorgung mit regenerativer Energie erfolgt und die Integration in eine geschlossene Kreislaufwirtschaft gelingt.
Zentrale Forschungsfragen sind:
- Wieweit lässt sich durch einen optimierten Gebäudeentwurf und die Aktivierung von Synergieeffekten zwischen den Einzelparametern der Energiebedarf von VF reduzieren? Randbedingungen sind ein hoher Ertrag sowie ökonomische Vorgaben.
- Können durch eine geschlossene Kreislaufwirtschaft die Treibhausgase so weit gesenkt werden, dass VF das Potential eines nachhaltigen Systems zur urbanen Lebensmittelproduktion hat?
