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Innovatives Gewächshaussystem mit Fischzucht und Solarstrom

In Neuenburg erprobte die Firma EBF GmbH ein innovatives Gewächshaussystem, in dem durch eine multifunktionelle Photovoltaikanlage Pflanzen- und Fischzucht ganzjährig möglich sind. Das sogenannte Aquaponic System – abgeleitet von Aquakultur für Fisch- und Hydroponik für Pflanzenzucht – kommt dabei weitgehend ohne externe Energiequellen aus. Anders als im herkömmlichen Pflanzenbau, wachsen bei der Hydroponik Pflanzen nicht im Erdreich, sondern in einem speziellen, wasserreichen Substrat, das auf die Bedürfnisse der Pflanzen abgestimmt ist. Das Wasser für die Pflanzenzucht kommt aus den Fischbecken, ist dadurch bereits mit Nährstoffen angereichert und benötigt keine weiteren Dünger. So entsteht ein Wasser sparender, geschlossener Kreislauf mit nur geringer CO2-Emission.

Das Gewächshaus ist mit einer ETFE-Folie überzogen, die besonders stabil und selbstreinigend ist und die für das Pflanzenwachstum notwendigen UV-Strahlen durchlässt. Durch die flexiblen Komponenten eignet sich das System für alle Klimastufen und Jahreszeiten. Wird das Gewächshaus zu heiß, verschatten besondere, mit Photovoltaikelementen ausgestattete Lamellen die Pflanzen. Gleichzeitig gewinnen die Lamellen Solarstrom, der das Gewächshaus mit Energie versorgt und es so weitgehend unabhängig von externem Stromquellen macht. Eine Sulphur-Plasma-Lampe fördert das Wachstum im Winter, während ein Wärmeschutzrollo das Gewächshaus bei Bedarf isoliert. Eine spezielle Lichtfolie wandelt zudem grünes Licht, welches Pflanzen nicht für die Photosynthese nutzen können, in rotes, nutzbares Licht um. Je nach Standort – z. B. in heißen Gebieten mit viel Sonnenschein – können einzelne Komponenten ganz wegfallen.

Im hessischen Heppenheim betrieb EBF schon eine 50 qm große Pilotanlage, das 350 m³ große Gewächshaus in Neuenburg erprobte das Konzept nun im größeren Stil und machte es einem größeren Publikum bekannt. Die Gewächshäuser eignen sich für Privatleute oder den kommerziellen Anbau und zeigen neue Wege auf, um Lebensmittel autark und nachhaltig zu produzieren.

Hat das Projekt Ihr Interesse geweckt? Im Abschlussbericht können Sie nähere Informationen zur Umsetzung und den einzelnen Komponenten erhalten.

Projektdaten

Projektnummer 2012-15
Projektart Bau und Anwendung
Projektträger EBF GmbH
Laufzeit Mai 2012 bis Januar 2015
Zuschuss 168.201

Ihre Ansprechpartner

Richard Tuth

Richard Tuth

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-29 84

E-Mail: richard.tuth@badenova.de

Michael  Artmann

Michael Artmann

Innovationsfonds Klima- & Wasserschutz

T: 0761-279-22 53

E-Mail: michael.artmann@badenova.de

Einblicke in weitere Förderprojekte:

Biodiversität und regenerative Energie am Kahlenberg
Ringsheim

Biomasse aus der Landschaftspflege

In vielen Bereichen der Landschaftspflege fällt Grünschnitt an, der nicht weiter genutzt werden kann. So auch bei der Deponie Kahlenberg die aufgrund der extensiv bewirtschafteten Grünflächen im Deponiebereich große Mengen an Grünschnitt zur Verfügung haben. Diese Biomasse aus der Landschaftspflege bleibt trotz einiger Pilotprojekte, beispielsweise in Bad Säckingen, oft noch ungenutzt. Als nachwachsender regionaler Rohstoff bietet diese Biomasse jedoch ein zusätzliches Potential zur nachhaltigen und klimafreundlichen Energieerzeugung. Das Zentrum Kahlenberg erstellte nun ein Konzept, in dem für verschiedene Grünflächen durch eine auf Artenvielfalt orientierte Landschaftspflege die Biodiversität verbessert, die dabei gewonnene Biomasse optimal geerntet, gelagert und in einem Biomassekessel verbrannt wird. Dabei trocknen die Betreiber die Biomasse konventionell (Trockenhalmgut) und verbrennen sie bedarfsgerecht in einer Anlage mit einer Leistung von 300 kW thermisch. Die erzeugte Wärme wird ins Ringsheimer Fernwärmenetz eingespeist. Durch moderne Filter und eine speziell an die Brennstoffeigenschaften angepasste Brennkesseltechnik liegen die Schadstoffemissionen deutlich unter den Grenzwerten. Anders als beim Vergasen von Biomasse, muss der Kessel nicht ständig laufen und kann den trockenen Brennstoff je nach Bedarf verfeuern. Die Verantwortlichen optimieren die Biodiversität von Grünflächen, verbessern Filter, Verbrennung und Lagerung der Biobrennstoffe und analysieren außerdem, wie sich der Mahdzeitpunkt auf die Brennstoffeigenschaften auswirken. In Zukunft kann Energie aus Biomasse die Energie aus der Deponiegasverwertung ersetzen, die in Zukunft durch die schwindenden Deponiegasmengen in immer kleineren Mengen anfällt. Das Projekt zeigt so innovative Wege auf, um Artenreichtum in heimischen Kulturlandschaften zu erhalten und zu erweitern, sowie nachhaltige Biomasse zu produzieren und hochwertig zu verwerten, ohne in Landwirtschaft oder Siedlungsplanung einzugreifen. Einen ergänzenden Überblick erhalten Sie durch die im Projekt entstandenen Infotafel (JPG, 1.5MB) . Darstellung drei wesentlicher Erkenntnisse aus dem Projekt: Die Nutzung von Halmgut aus der regionalen Landschaftspflege zur Wärmeerzeugung in einem Biomassekessel ist unter gewissen Rahmenbedingungen (z. B. Grünlandüberschuss, Heu ohne Futterqualität aus Naturschutzflächen) eine nachhaltige und ökologische Alternative zu bestehenden Verwertungskonzepten. Bei ganzjährigem Wärmebedarf ist diese Art der Wärmeerzeugung sehr wirtschaftlich und besonders nachhaltig. Der nachwachsende „Brennstoff“ lässt sich getrocknet ohne weitere Konfektionierung einsetzen und emissionsarm verwerten. Ascheverwertung: Rostasche ist mineralischer P-K-Dünger. Sie lässt sich über die Bundesgütegemeinschaft Holzasche e.V zertifizieren und im Gemisch mit Kompost problemlos verwerten.

Verwertung biogener Abfälle zur Erzeugung stofflicher, thermischer und elektrischer Energieträger und deren Nutzung
Freiburg

Ein geschlossener Energiekreislauf für die Deponie Eichelbuck

Während auf der Deponie Eichelbuck im Freiburger Mooswald früher Haushaltsmüll entsorgt wurde, ist die Anlage heute für Grünabfälle aller Art zuständig. Dieser Wandel wirkt sich auch auf die Energieversorgung der Anlage aus, die momentan durch zwei mit Deponiegas betriebene Mikrogasturbinen erfolgt. Deponiegas entsteht beim biologischen und chemischen Abbau von organischem Abfall. Dieser fällt jedoch in unvorbehandelter Form in deutschen Deponien nicht mehr an, so dass die Menge an Deponiegas stetig zurückgeht. Deshalb müssen sich die Deponiebetreiber nach neuen lokalen und umweltfreundlichen Energiequellen umsehen. Grünabfälle, wie sie am Eichelbuck verarbeitet werden, bieten dieses Energiepotential. Bisher trennte man auf der Anlage Grünabfall in holziges Material für die Zufeuerung in der eigenen Hackschnitzelanlage und erdiges Material, das in der Landwirtschaft ausgebracht wurde. Eine Pyrolyseanlage und eine verbesserte Hackschnitzelanlage sollen in Zukunft die Grünabfälle ökologisch und wirtschaftlich effizienter nutzbar machen. Pyrolyseverfahren wurden schon in mehreren Innovationsfondsprojekten erprobt. Sie eignen sich besonders für Materialien, die nicht auf herkömmliche Weise zu Biogas vergärbar sind. In der Freiburger Anlage sind das beispielsweise Grünschnitt, Pferdemist und diejenigen Holzreste, die sich nicht für Holzhackschnitzel eignen. Im Pyrolyseofen verschwelt die Biomasse unter großer Hitze und ohne Sauerstoffzufuhr zu Verbrennungsgas und Biokohle. Biokohle ist vielseitig einsetzbar und anders als die ursprüngliche Biomasse leicht, kompakt und somit einfach zu transportieren. Beigemengt zum Substrat in Biogasanlagen, erhöht sie die produzierte Gasmenge. Auch der aus Speiseresten auf dem Eichelbuck hergestellte Kompost verbessert mit Biokohle sein Nährstoffprofil. In den Boden eingebracht – direkt oder im angereicherten Kompost oder Gärrest – verbessert Biokohle die Bodenqualität, erhöht den Ertrag und verringert den Bedarf von Kunstdüngern. Die Abwärme der Pyrolyseanlage trocknet die auf der Anlage produzierten Hackschnitzel. In Zukunft ersetzt ein Hackschnitzel-BHKW eine der Mikrogasturbinen, deren Einsatz durch das schwindende Deponiegas nicht mehr rentabel ist. Die Hackschnitzelanlage verfügt mit einer extern gefeuerten Heißgasturbine über eine innovative, noch wenig eingesetzte Technologie. In der Anlage verbrennen die Hackschnitzel zu Asche und heißem Abgas, das indirekt über einen Wärmetauscher die Zuluft der Turbine erhitzt. Verunreinigtes Rauchgas und saubere Turbinenluft bleiben so getrennt; ein Verfahren das den schnellen Verschleiß durch Abgaspartikel verhindert. Die Hackschnitzelanlage wiederum liefert Abwärme für die Speiseresteaufbereitungsanlage. In einigen Jahren wird auch die zweite Mikrogasturbine durch eine Heißluftturbine ersetzt, die zusätzlich Strom und Wärme aus regenerativen Energien liefert. Angereichert mit Biogas, kann das restliche Deponiegas im BHKW Landwasser verbrannt werden; ein Verfahren das bereits durch ein weiteres Innovationsfondsprojekt erprobt ist. Pro Jahr spart das Konzept 2.600 Tonnen CO2 ein. Mit dem aufeinander und auf die vorhandenen Abfallstoffe abgestimmten Energiekreislauf zeigt die Deponie den Weg auf von der Müllverarbeitung des 20. zur der des 21. Jahrhunderts. Darstellung der wesentlichen Erkenntnisse aus dem Projekt. Die vom Hersteller der Pflanzenkohleanlage angegebenen Durchsatzmengen können bisher bei Weitem nicht erreicht werden. Die Fördertechnik (Verstopfungsgefahr) sowie die Anforderungen an die Qualität der Pflanzenkohle erfordern den Einsatz von qualitativ hochwertigen Holzhackschnitzeln. Die Verwertung der Mittelfraktion des Grünschnitts auf der Deponie Eichelbuck ist durch die PYREG-Anlage folglich nicht möglich. Die produzierte Pflanzenkohle kann als Futterkohle und Holzkohle der Qualität -Premium- gehandelt werden. Bei Einsatz von ausgewähltem Inputmaterial (Hackschnitzel) kann die Anlage zufriedenstellend und weitgehend störungsfrei betrieben werden. Die Speisereste erzielen bereits einen sehr hohen Biogas-Ertrag, der unter den ausgewählten Versuchsbedingungen durch die Zumischung von Pflanzenkohle nicht mehr weiter zu optimieren war. Der Einsatz der Pflanzenkohle zur Geruchsminimierung in der Speiseresteaufbereitung sowie bei der Kompostherstellung konnte nicht erfolgreich nachgewiesen werden.