Energieeffizienz in Gewächshäusern über Luftfeuchtigkeitslösung
In Gewächshäusern können Pflanzen bei optimalen Bedingungen angebaut werden, indem die Wärme und das Sonnenlicht über die normalen Anbauphasen hinaus maximiert werden. Das hat zwar viele Vorteile, aber beim Thema Energieeffizienz bestehen noch viele Probleme. Eine große Herausforderung ist die Belüftung: Durch die natürliche Transpiration der Pflanzen kommt es zu hoher Luftfeuchtigkeit. „Oft werden die Fenster geöffnet, um die Feuchtigkeit zu senken“, erklärt die Projektkoordinatorin von TheGreefa, Serena Danesi von der Zürcher Hochschule für Angewandte Wissenschaften in der Schweiz. „Dadurch gehen jedoch Wärme und Wasser verloren. Um die Verluste durch Belüftung auszugleichen, wird viel Energie verbraucht.“
Die Luftfeuchtigkeit absorbieren
Das Ziel bei TheGreefa war, ein System zu entwickeln, mit dem die Energiekosten gesenkt werden, indem die Wärme und das Wasser aus der Luft gewonnen werden, ohne die optimalen Bedingungen im Gewächshaus zu verlieren. Im Mittelpunkt stand dabei der Einsatz einer Salzlösung auf Magnesiumchloridbasis. Mit der Lösung wird die Feuchtigkeit aus der Luft absorbiert, die durch die Transpiration der Pflanzen entsteht. Dabei wird Wärme produziert. Das System beruht auf den gleichen Prinzipien wie ein einfacher Befeuchter auf Salzbasis für Hauskeller. „Ab einem gewissen Punkt nimmt die Lösung allerdings zu viel Feuchtigkeit auf und ist verdünnt“, erklärt Danesi. „Dann muss die Lösung einfach leicht erwärmt werden. Das kann auch außerhalb des Gewächshauses und jederzeit geschehen. Am Ende bleibt das Konzentrat, das erneut verwendet werden kann.“ Für diesen Kreislaufprozess ist bei geringen Temperaturen Energie notwendig – diese Energie wird sonst vielleicht nicht verbraucht. Neben der Sonnenenergie ist laut Danesi eine Alternative, die Abwärme einer energieintensiven Aktivität zu recyceln, zum Beispiel von Datenzentren.
Weniger Wärmeenergieverluste
Das System mit der Salzlösung wurde in Gewächshäusern in der Schweiz und in Tunesien getestet. Die erforderliche Ausrüstung ist recht einfach: ein Wäscher oder eine Säule aus Kunststoff, eine Pumpe und Ventilatorkomponenten. „Hier in der Schweiz konnten wir die automatisierte Versuchsanlage ein Jahr laufen lassen“, sagt Danesi. „Wir konnten nachweisen, dass die Lüftung nach außen nicht mehr notwendig war. Somit waren die Wärmeenergieverluste geringer. Außerdem wurde bei der Absorption Wärmeenergie freigesetzt, mit der das Gewächshaus gewärmt werden kann.“ Ein weiterer Vorteil des Systems ist laut Danesi, dass die Salzlösung mit geringer Wärme regeneriert und eingelagert werden kann. Sie kann also unabhängig vom Gewächshausbetrieb und nur bei Bedarf eingesetzt werden.
Schwimmbäder, Trocknung und historische Gebäude
Danesi und ihr Team hoffen, dass mit der Innovation erhebliche Energieeinsparung im Gewächshausanbau in Europa erreicht werden können. Das Absorptionsverfahren, mit dem trockene Luft erzeugt wird, wurde auch auf getrocknete Waren wie Kräuter und Obst angewendet. „Gewächshäuser waren durch die feuchte Luft der ideale Testfall für die Technologie“, so Danesi. „Andere mögliche Anwendungsorte sind Fitnessstudios, Schwimmbäder und historische Gebäude, in denen die Luft auch sehr feucht ist und die entfeuchtet werden müssen.“ Die genannten Anwendungen können auch kombiniert in innovative Fernwärmenetze integriert werden. Das Team sucht nach Industriepartnern, um die Technologie weiterzuentwickeln und Marktbewusstsein zu schaffen. „Die Technologie selbst ist nicht komplex“, sagt Danesi. „Die Funktionsweise des Systems muss klar sein. Das ist die größte Herausforderung bei der Markteinführung.“
Schlüsselbegriffe
TheGreefa, Luftfeuchtigkeit, Gewächshaus, Energieeffizienz, thermisch, Landwirtschaft
