Hybridsysteme und Neuerscheinungen

Hier werden alle Hydrosysteme aufgeführt, welche neu erschienen sind. Außerdem werden Hybridsysteme genannt und erklärt.
Hybridsysteme sind optimierte Hydrosysteme. Dabei werden Technologien miteinander kombiniert um die Vorteile mehrerer Hydrosysteme zu addieren oder um Nachteile einzelner Hydrosysteme mit anderen Technologien aus zu schalten.

 

Vertical Farming – Skyscraper

Vertical Farming (vertikale Landwirtschaft) bedeutet die vertikale Produktion von Pflanzen und Tieren in Städten. Dabei befinden sich die Pflanzen über mehrere Etagen in einem Gewächshaus-ähnlichem Hochhaus (Skyscraper oder Farmscraper). Die Idee ist, dass Früchte, Gemüse, Speisepilze, Fische und Algen das ganze Jahr produziert werden können. Des Weiteren ist es möglich Energiekosten für den Transport und die Kohlendioxid-Ausstoß zu vermindern.

Das Vertical Farming gehört zur futuristischen-urbanen-Landwirtschaft und basiert auf unterschiedlichen Hydrosystemen. Das Hochhaus fungiert hier als Gewächshaus mit mehreren Ebenen. Jedes Stockwerk soll mit hydroponischen- oder/und aeroponischen Systemen versorgt werden. Das gesamte Hochhaus soll unterschiedliche Mess- und Regeltechnik beinhalten (CEA – Controlled Enviroment Agriculture). Moderne Sensoren sollen alle physikalischen, chemischen und biologischen Parameter aufnehmen. Dabei werden Lichteinfall, Luftbestandteile, Temperatur, Reifezustand, Nährstoffe und Schädlingsbefall analysiert. Die Bedingungen werden dann entsprechen auf die Ansprüche der Pflanzen eingestellt.

Es liegen derzeit eine Vielzahl an unterschiedlichen Konzepten vor. Vor allem von Architekten. Bei vielen Konzepten ist es nicht bekannt, ob diese überhaupt jemals realisiert werden.

 

 

Abbildungen: Designstudien aus den USA

 

Ein Hauptgrund der Argumentation für das Vertical Farming ist die steigende Nachfrage an Nahrung. Denn die Weltpopulation vergrößert sich ständig. Meiner Meinung nach, ist die Weltüberbevölkerung kein wirkliches Problem. Aufgrund der falschen Umverteilung von Ressourcen ist die Knappheit ein erzeugtes Problem. Schaut man sich an, wieviel pflanzliche Nahrung allein für die Tiermast erzeugt wird, stellt man fest, dass die Agrarpolitik und Agrarwirtschaft das Problem darstellen und nicht die Ressourcen. Sollten hochproduktive Skyscraper in Europa oder den USA stehen, löst das noch lange nicht das Problem des Hungers in Dritte-Welt-Ländern.
Der Hauptgrund für diese Art Landwirtschaft liegt eher im Umweltschutz mit einer Erhöhung der Produktivität durch eine dezentrale und effektive Kreislaufwirtschaft.
Bis jetzt rechnen sich die Skyscraper nicht. Die Ausstattung ist zwar realisierbar aber einfach zu teuer. Auch der hohe Energiebedarf ließe sich nur teilweise mit erneuerbaren Energien decken.
Das Institut für Raumfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bremen berechnete für einen Skyscraper (Produktion von 100 t Fischfilet und 4.900 t Gemüse im Jahr) jährliche Betriebskosten von etwa 62 Millionen Euro.

Es bedarf daher weiterer Forschung und Entwicklung um das Problem zu lösen.
Sollte diese Art der Agrarwirtschaft intensiv politisch gefördert werden, könnte sich das Blatt wenden. Denn ohne riesige Subventionen ist die industrielle Agrarwirtschaft viel unwirtschaftlicher als moderne Hydrosysteme.

 

Hydroponisches Urban Vertical Farming

Die Idee ist, wie bei den Skyscrapern, einen Garten zur Massenproduktion von Nahrung zu entwickeln. Die Farm kann überall stehen. Sie sind also nicht vom Standort abhängig. Die Struktur des Hydrosystems ist vertikal. So, dass ein Vielfaches an Nahrung pro Fläche kultiviert werden kann.

Diese Art der Massenproduktion wird vor allem in Japan, Taiwan und USA erfolgreich angewandt. Überall an den Orten wo es nicht an Geld mangelt und die Einwohnerdichte sehr hoch ist.

 

 

Diese künstlichen Hydrosysteme werden von High-End-Technologien unterstützt. Das Wasser wird bereits mit UV-Strahlung sterilisiert und optimal mit Nährstoffen angereichert. Das Licht ist ebenso künstlich und sendet nur eine spezifische Wellenlänge aus. Diese zwei Vorrichtungen vermindern das Wachstum von Schädlingen. Umfangreiche Monitoring-Systeme bestimmen kontinuierlich alle Werte (pH, Konzentration einzelner Nährstoffe, Temperatur, Luftqualität, Licht usw.).
Die Regulationssysteme sind ebenso hochwertig. Diese Systeme überprüfen jeden Parameter dieser Kreislaufsysteme. Bei zu starker Änderung eines Parameters, greift das Regulationssystem ein oder es werden Mitarbeiter alarmiert. Die Mitarbeiter dürfen nur mit einem Reinraum-Anzug in das künstliche Gewächshaus. Dort ernten sie die Pflanzen oder kontrollieren alle Faktoren. Abweichungen werden sofort notiert. Im Hintergrund laufen alle Parameter in einem Rechnersystem zusammen. Dort werden Modelle erstellt um das Pflanzenwachstum weiter optimieren zu können.

Diese Einrichtungen laufen hoch-effizient. Die Investitionen sind jedoch entsprechend hoch. Die Modelle und Tricks zur Optimierung des Pflanzenwachstums bleiben das Geheimnis der Firmen.
Diese Firmen beweisen, dass die Zukunft schon längst Gegenwart geworden ist. Das Pflanzenkultivierung komplett unabhängig von der Umwelt funktionieren kann.

 

Vertical Farming – Pflanzenwände

Pflanzenwände werden eigentlich zur optischen Aufbesserung von Häuserwänden genutzt. Kletterpflanzen wie Efeu wachsen auf natürliche Weise an der Wand hoch. Leider werden Fassaden dadurch auch mechanisch angegriffen. Andere Pflanzen greifen die Fassade nicht an, sind jedoch anspruchsvoller.
Daher war die Idee dann, Fassadenbegrünung auch an nicht-nutzbaren Flächen zu realisieren. Daher wurden in letzter Zeit Vertikalbegrünungssysteme entwickelt. Diese Systeme können auch zum Gärtnern genutzt werden. Denn sie beruhen auf dem Know-How von Hydrosystemen.

Die Pflanzen stecken vertikal in Säcken, Schlitzen oder kleinen trichterförmigen Öffnungen. Das Substrat der Pflanzen ist keine Erde. Oft werden spezielle Matten oder Schwämme benutzt.

Die Aufhängung ist selbsttragend und selbstleerend. Wird von oben Wasser hinzugefügt, fließt das Wasser zu den unteren Ebenen.

 

 

Diese Kästen bestehen aus Kunststoff (Polypropylen). Einige Firmen nutzen das Baukastenprinzip. Es ermöglicht die Planung und Installation vertikaler Gärten jeder Größe. Es besteht aus einem Deckel, einem kreisförmigen Clip und einem Behälter mit 3 Löchern. Zusätzlich umfassen die Systeme Auffangbehälter, welche für die Abführung von überschüssigem Wasser vorgesehen sind.

Das Limit dieser Hydrosysteme hat mit dem Design zu tun. Einerseits lässt es die Kultivierung von kleinen buschigen Pflanzen auf sehr engen Raum zu. Andererseits können große Pflanzen durch ihre Ausbreitung andere Pflanzen beschatten. Diese wachsen dann entsprechend weniger. Deswegen ist hier die Wahl der Kulturpflanze auf buschige Kräuter oder Beeren beschränkt. Tomaten, Avocado-Bäume oder Melonen sollteste du damit definitiv nicht kultivieren.

Trotzdem bleibt diese Technologie eine interessante Ergänzung, wenn man bereits nicht-vertikale Hydrosysteme besitzt.

Ein anderes individuelles vertikales Pflanzenwandsystem, womit man auch größere Pflanzen kultivieren kann zeigt folgendes Bild. Dieses System hat eine geringere Abschattung zur Folge. Es nimmt jedoch mehr Platz ein.

 

 

Die folgenden zwei Möglichkeiten zeigen Begrünungen von Häuserfassaden oder im Innenraum. Beide Alternativen finden oft in urbanem Raum in exklusiven Bereichen Anwendung. Diese Systeme werden auch für große Flächen angeboten. Sie sind dann aber sehr kostenintensiv.

 

 

Eine Möglichkeit des eigenen Baus eines vertikalen Nutzgartens für Außerhalb wird in darauffolgendem Bild gezeigt.
Die blauen Tonnen sind Regenwassertonnen. Sie werden unter Regenwasserrinnen oder an Schrägen aufgestellt und sammeln über das Jahr Regenwasser. Optimal ist jedoch ein länglicher Trog.
Aus diesen Gefäßen wird das Regenwasser in die oberen Gefäße eines Regalsystems gepumpt. Dort müssen nicht unbedingt Tongefäße stehen. Wichtig ist nur, dass es ein Regalsystem ist. Dabei kann das Wasser von den obersten Pflanzen durch die Gefäßabläufe zu den unteren Ebenen laufen. Bis es ganz unten wieder aufgefangen und wiederverwertet wird.

 

 

Insgesamt gibt es eine Vielzahl an Möglichkeiten. Die größten Ansammlungen von Anleitungen findest du auf Pinterest.com und Instructables.com. Ich empfehle dir mal unter „Vertikale Gärten“ zu suchen. Dort findest du sehr viele Anleitung zum selber machen.

Ich werde auch die genau-beschriebene Anleitung zum selber bauen anbieten. Stay tuned…

 

Vertical Farming – Windowfarm

Eine sehr preisgünstige Alternative um Pflanzen vertikal zu kultivieren ist die Methode von Windowfarms. Dabei ist diese Methode so einfach, dass man sie auch alleine ausprobieren kann.

Grundlage sind Plastikflaschen, welche zur Hälfte abgeschnitten werden. Des Weiteren werden nur eine Wasserpumpe, Wasserschläuche mit Schlauchverbindungen, einen großen Eimer und eine gute Aufhängung (Set für Gärten zum Aufhängen von Blumenkästen) benötigt. Insgesamt sollte das nicht mehr als 70 € kosten.

 

 

Bei einem einfachen System wird Nährstoff-angereichertes Wasser vom Eimer nach oben in die erste Flasche gepumpt. Das Wasser rieselt dann dank der Schwerkraft von der obersten Flasche in die daruntergelegene Flasche. Und von dieser Flasche wieder weiter nach unten und so weiter…
Die Wurzeln aller Pflanzen werden dabei befeuchtet. Schließlich staut sich das Wasser wieder im Eimer bis zum nächsten Zyklus.

 

Der große Vorteil liegt darin. Wenn du sowieso einen gewissen Verbrauch an Plastikflaschen hast, kannst du benutzte Flaschen mit einer Windowfarm recyceln.

Der Nachteil liegt darin, dass der Platz in der Flasche begrenzt ist und du daher keine riesigen Gewächse nehmen solltest. Benutze Kräuter oder Beeren. Außerdem sollte die Pflanze feuchten Untergrund lieben, da bei automatisierter Behandlung oft Wasser fließt.

Auf jeden Fall lohnt es sich solch ein System auf zu bauen. Es ist günstig, einfach zu bauen und man kann eine Menge lernen. Kaufe keine kompletten Sets, welche angebotenen werden. Die sind teurer und nicht notwendig, wenn du keine zwei linken Hände hast.

Ich habe die genau-beschriebene Anleitung zum selber bauen auf der Seite „Hydrosystem selber bauen“ zusammen getragen.

 

Aeroponische Türme, Tonnen und Pyramiden

Aeroponische Türme und Tonnen sind vertikale, mal mehr mal weniger breite, zylinderförmige Bewässerungssysteme.
Das Grundgerüst ist eine Kunststofftonne (Fass aus Plastik oder PVC). In dieser Tonne befinden sich Löcher. In diese Löcher werden z. B. schräge Einsätze (Rohrverbindungsstücke aus PVC) gegeben. Einige andere schmelzen den Kunststoff zu einer schrägen Öffnung zusammen. Es gibt mehrere Möglichkeiten. Auf jeden Fall sollte es Öffnungen ergeben, die nach oben zeigen und in den Netztöpfe gesteckt werden können.

In diesen Tonnen befinden sich Sprühsysteme. Es gibt Niederdruck- und Hochdruck-Sprühsysteme.
Sprühsysteme mit geringen Druck können mit einfachen Pumpen betrieben werden und fungieren wie ein Rasensprenger. Sie besprühen kontinuierlich die Pflanzenwurzeln, welche in die Öffnungen ragen.

Hochdruck-Sprühsysteme zerstäuben die Nährlösung mit leistungsfähigen Pumpen (bis 20 bar) und einer Druckleitung zu einem Nebel. Er gelangt an die Pflanzenwurzeln, welche in die Öffnungen ragen. Dieser Nebel entspricht der Umgebung an einem Wasserfall.

Am unteren Ende der Tonne befindet sich entweder der Rücklauf zu Kreisläufen anderer Hydrosysteme oder ein Auffangbecken.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Diese Hydrosysteme können an bereits existierende Stoffkreisläufe angeschlossen werden. Dies macht diese Technologie noch effizienter. Die Regulation ist dann aber etwas komplexer.

Es gibt Versionen für den Eigenbau. Es gibt hängende Versionen. Es gibt modulare Sets zum Kaufen. Marktreife Produkte sind jedoch nicht billig, da Know-How im Design steckt. Dafür ist der Aufbau schnell und leicht. Außerdem ist das System dann Qualitativ hochwertig.

 

Aeroponische Pyramiden unterscheiden sich im Prinzip nicht von den aeroponischen Türmen und Tonnen. Die Struktur enthält nur ein inneres Stützskelet und eine andere Geometrie. Die Pyramiden sind einfacher zu handhaben und stabiler. Dafür sind sie aber nicht so flexibel wie die Tonnen.
Pyramiden auf dem Markt sind teurer als die Tonnen. Sie begünstigen jedoch wiederum die Kultivierung von größeren Pflanzen bei natürlichen Lichtverhältnissen. Denn durch die Schräge beschatten sich die Pflanzen weniger.

 

Abbildungen: Aeroponische Pyramiden mit Bewuchs (links) und ohne Bewuchs (rechts)

 

Die Frage, welches der beiden Systeme kosteneffizienter ist, ist schwer zu beantworten. Die Lichtverhältnisse, die geplante Fläche zum Anbau, die geplante Menge an Pflanzen und die Art der Pflanze bestimmen, welches Hydrosystem effektiver ist.

 

Aquaponische Tonne – Barrel-ponics

Barrel-ponics ist ein von Herr T. Hughey entwickeltes vereinfachtes, kleines Aquaponik-System zum selber bauen. Das Ziel war, ein kleines aquaponisches System aus billigen, überall-verfügbaren Materialien herzustellen.

Das System besteht aus 3 Komponenten, von dem jede Komponente aus einem Fass (Barrel) besteht:

1. Das Flutbecken
2. Das Pflanzenbeet
3. Das Fischbecken

 

 

Das Flutbecken ist eine mechanische Vorrichtung, ähnlich dem Mechanismus eines Spülkastens. Nach einschalten der Pumpe tritt Wasser vom Fischbecken in das Flutbecken. Wenn das richtige Niveau erreicht wird, öffnet ein kleiner Siphon mittels Gegengewicht das Ventil. Das nährstoffreiche Wasser aus dem Flutbecken füllt das Beet der Pflanzen.
Das nährstoffreiche Wasser aus dem Pflanzenbeet wird sehr langsam in das Fischbecken entlassen. Entweder automatisch oder per elektrischer Pumpe.

Dieses Hydrosystem eignet sich hervorragend um als Aquaponiker an zu fangen ohne große Kosten zu verursachen.

 

Hydroponischer Pilzgarten

…noch in Arbeit…

 

Weiter geht’s zur unserem Hydroponik-Shop-System.

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