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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:

Neubau Metzgerei Linder in Denzlingen: Innovatives Energiekonzept zur Strom-Eigenversorgung mit Batterie-Pufferspeicher, innerbetrieblicher Lastoptimierung und Optimierung des Bezugslastgangs
Denzlingen

Optimierte Energieproduktion, -verbrauch und -speicherung in der Fleischverarbeitung

Die im Glottertal ansässige Metzgerei Linder verlagerte ihre Fleischzerlegung und -verarbeitung nach Denzlingen und nahm dies zum Anlass, den Neubau mit einer energieeffizienten Wärme- und Stromversorgung auszustatten. Ziel war es, die verschiedenen Verbraucher so zu optimieren, dass möglichst viel Strom aus der Eigenproduktion verbraucht werden kann und der Strombezug aus dem öffentlichen Netz ohne Nutzungsspitzen erfolgt. Dazu kombinierte die Metzgerei erneuerbare Energien mit einem Lastmanagementsystem, das den Verbrauch einzelner Nutzer regelt und durch einen intelligenten Stromspeicher je nach Bedarf Strom aufnimmt oder abgibt. Auf dem Dach des Neubaus erzeugen nun Solarmodule Strom, den die Metzgerei überwiegend selbst nutzt. Erzeugen die Module mehr Energie als momentan benötigt, wird diese in einem Speicher mit 100 kWh Kapazität zwischengelagert. Gleichzeitig fungiert auch die Kälteanlage des Kühlhauses als Energiespeicher. Pro Jahr spart das System etwa 584 Tonnen CO2 und insgesamt 1.761,6 MWh Primärenergie ein und kann in Zukunft auch als Pufferspeicher für das öffentliche Stromnetz dienen, wenn dort Produktionsspitzen aus erneuerbaren Energien anfallen. Die ausführliche Dokumentation der Betriebserfahrungen macht die Metzgerei Linder zu einem Vorbild für andere Betriebe in der Lebensmittelindustrie. Ein Stromspeicher mit oder ohne PV-Anlage kann durch die Betriebsweise Spitzenlast-Reduktion die Bezugslastspitze deutliche senken. Für die Einbindung der Stromspeicher als netzdienliches Element mit weiteren Einnahmemöglichkeit müssen aber schon früh (am besten bei der Auswahl der Geräte) die entsprechenden Freigaben und Voraussetzungen vorhanden sein. Der Stromspeicher im gewerblichen Umfeld vor allem in Zusammenhang mit Kältetechnik und Kühlräumen sollte vorwiegend zur Spitzenglättung eingesetzt werden (Leistungsausgleich). Die Kühltechnik wirkt dabei als mittelfristiger Speicher mit und kann bei Leistungsüberschuss in der Kälte Energie speichern. Bei steigenden Spitzenkosten und sinkenden Speicherpreisen wird die Wirtschaftlichkeit weiter steigen. Wenn bei der Planung der Anlage der Stromspeicher die Anschlussleistung dauerhaft reduzieren kann, könnten Initialkosten durch geringere Trafokosten gespart werden und die Wirtschaftlichkeit weiter erhöht werden. Die Leistungs-Messtechnik (Strom) operiert noch immer in einem sehr abgegrenzten Rahmen nur für einen Anwendungsfall. Sie ist überwiegend nicht durch mehrere Nutzer abfragbar. Hier liegt ein großes Potential an Ressourcen-Einsparung. Im vorliegenden Fall mussten zum Erreichen der Funktion einer Bezugsspitzenoptimierung neben dem Strom-Bezugszähler des Netzbetreibers ein extra Zähler mit Anbindung an das Lastmanagement und ein weiterer Zähler zur Regelung des Stromspeichers installiert werden. Damit werden 3 Zähler für die eigentlich gleiche Funktion eingesetzt. Durch Anbieten einer entsprechenden offenen Schnittstelle durch den Zählerhersteller für mehrere Nutzer müsste 1 Zähler ausreichend sein. Durch den Einsatz von Photovoltaik im Bereich der Lebensmittelindustrie mit Kühlung kann eine sehr hohe Eigenverbrauchsquote erreicht werden, da der Anstieg des Kältebedarfs bei Sommerlicher Wärme mit der Erhöhung der PVStrom-Produktion korreliert. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die PV-Anlage in Ost-West-Ausrichtung dem Tagesbedarf besser gerecht wird (Weniger Mittagsspitze bei flacherem Verlauf über den ganzen Tag). Durch die überwiegende Arbeitszeit am Morgen wäre Bedarf für einen noch größeren Ost-Anteil der PV-Ausrichtung. Bei der Firma Linder wurde im Jahr 2018 folgende Werte erreicht: Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb). Maximale Bezugslastspitze: 154,4 kW. Ohne Lastmanagement und ohne Speicher: ca. 280 kW. Ohne Photovoltaik und ohne Effiziente Technik ca. 350 kW (Standard-Betrieb).

Einrichtung und Betrieb eines Gründerzentrums Oberrhein für Nachhaltigkeit und Mikrosystemtechnik in Breisach
Breisach

Ein Gründerzentrum Nachhaltigkeit und Mikrosystemtechnik für Südbaden

In der Region Südbaden gibt es bereits ein dichtes Netzwerk an Universitäten, Forschungseinrichtungen, Unternehmen, und Vereinen, die sich mit den Themen Klimaschutz und Nachhaltigkeit beschäftigen. Für potentielle Unternehmer ist aber trotzdem oft schwer, Hilfe, Rat und Unterstützung zu erhalten, um innovative Ideen in marktreife Produkte umzusetzen und erfolgreich Unternehmen zu gründen. Die Stadt Breisach etablierte deshalb das Gründerzentrum Oberrhein für Nachhaltigkeit und Mikrosystemtechnik, das Neuunternehmer durch Patentanmeldung, Suchen nach Partnern und Geschäftsmodellen, Marktstudien bis hin zur Unternehmensgründung begleitet. Im ersten Projektschritt erstellten die Partner eine Geschäftsstrategie, um das Zentrum auch nach der Anschubfinanzierung wirtschaftlich und ohne zusätzliche Förderung betreiben zu können. Dabei entstanden Konzepte, wie die Räumlichkeiten als Coworking-Spaces und für Veranstaltungen, Events und Workshops zur Verfügung zu stellen, sowie Dienstleitungen oder Kurse, die das Gründerzentrum selbst oder mit Zunahme des bereits entstandenen Netzwerks, aus Beratern, Experten und Mentoren. Das zentral in der Nähe des Bahnhofes liegende Gebäude beherbergt einen Start-Up-Accelerator, dessen Angebote sich in erster Linie an potentielle Unternehmer aus Universitäten, Forschungseinrichtungen und Firmen richtet, die zu Finanzierung, Gesellschaftsgründung und Personalentwicklung geschult werden. Zudem betreut der Accelerator bis zu fünf Jahre junge Unternehmen, welche die Gründungsphase bereits hinter sich haben und sich nun auf dem Markt etablieren wollen. Dabei werden die Themenfelder Energy & Cleantech, Smart City & Industry sowie Life Science & Healthcare angesprochen. Die Konzeptentwicklungsphase ist ein sehr wichtiger Abschnitt bei der Initiierung komplexer Vorhaben. Mit Hilfe der großzügigen Förderung durch den Innovationsfonds konnte ein umfangreiches Konzept entwickelt werden und schlussendlich ein erfolgreiches Gründerzentrum in Breisach entstehen. Proof of Concept - Die Idee eines Gründerzentrums in Breisach bewies eindrücklich ihren Wert. In den ersten Jahren nach der Gründung des badenCampus wurden die Angebote (z.B. Start-up Accelerator) vielseitig durch Gründerteams oder mittelständische Unternehmen nachgefragt. Die Nachfrage nach CoWorking Plätzen ist in der ländlichen Region Breisach geringer als erwartet. Um das Raumangebot dennoch effizient zu nutzen, ist ein höherer Marketing- und Vertriebsaufwand nötig.