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Wir müssen uns darüber im Klaren sein, dass der Energieverbrauch einer Pflanzenfabrik derzeit relativ hoch ist, da die überwiegende Mehrheit der Anlagen und Geräte mit Strom betrieben werden.
Gerade wegen des hohen Energieverbrauchs gibt es viele Diskussionen über diese Technologie.
Wir glauben jedoch, dass der wahre Wert von Pflanzenfabriken nicht allein durch ihren Energieverbrauch bestimmt werden kann. Ihre Bedeutung liegt vielmehr in ihrer Fähigkeit, die Schwierigkeiten des Pflanzenanbaus unter ungünstigen Wetterbedingungen und Umgebungen zu bewältigen.
In Regionen mit extremen Temperaturen oder in Gebieten mit problematischen Boden- und geologischen Bedingungen ist es äußerst schwierig, Pflanzen im Freien anzubauen. Gerade dank der Technologie der Pflanzenfabriken können wir unter diesen extremen Bedingungen Pflanzen anbauen.
Daher sind Pflanzenfabriken für jüngere Generationen und moderne Landwirte die Zeit und Mühe wert, sie zu erkunden und zu erforschen. Es ist ein zutiefst bedeutungsvolles landwirtschaftliches Feld.
In diesem Artikel tauchen wir ein in die faszinierende Welt von Pflanzenfabriken.
Bedeutung der Pflanzenfabrik
Bevor Pflanzenfabriken verstanden werden, ist es notwendig, ihre Auswirkungen und Erweiterungen für die Anlagenlandwirtschaft und die vertikale Landwirtschaft zu klären.
Facility Agriculture ist eine typische moderne landwirtschaftliche Produktionsmethode.
Die Menschen führen in diesen Einrichtungen landwirtschaftliche Produktion durch, indem sie technische Ausrüstung, Umwelttechnologie und biologische Techniken umfassend einsetzen, um optimale Umgebungen zu schaffen, die für das Wachstum und die Entwicklung von Pflanzen und Tieren erforderlich sind.
Eine typische Form der Anlagenlandwirtschaft ist das Plastikgewächshaus, während die weiterentwickelte Variante die vertikale Landwirtschaft ist. Der neueste Vertreter der vertikalen Landwirtschaft ist die Pflanzenfabrik.
Der Kern einer Pflanzenfabrik besteht darin, die landwirtschaftliche Produktion zu rationalisieren. Unter vollständig industrialisierten Bedingungen werden Nutzpflanzen industriell angebaut, wodurch die Eigenschaft der wetterabhängigen Landwirtschaft vollständig entfällt.
Das Grundmodell einer Pflanzenfabrik umfasst eine hochpräzise automatische Steuerung der Umgebungsbedingungen für das Pflanzenwachstum, wie Wasser, Dünger, Luft, Licht und Temperatur, durch Computer, elektronische Sensorsysteme und landwirtschaftliche Einrichtungen, um die am besten geeigneten Wachstumsbedingungen bereitzustellen für Pflanzen.
Die Pflanzmethode in einer Hydrokultur-Pflanzenfabrik besteht darin, eine mehrschichtige Kultivierung durch vertikal gestapelte Wachstumsregale durchzuführen. Dadurch wird die Landnutzung drastisch erhöht und so das Problem unzureichender Ackerflächen umgangen.
Die Industriekette einer Pflanzenfabrik besteht hauptsächlich aus drei Teilen: vorgelagerte Hersteller von Agrartechnologiekomponenten, mittlere Pflanzenfabrikunternehmen und Lösungsanbieter sowie nachgelagerte Vertriebskanäle für landwirtschaftliche Produkte.
Wie funktionieren Pflanzenfabriken?
Pflanzenfabriken, vertikale Landwirtschaft und Indoor-Anbau gehören zum fortgeschrittenen Stadium der Facility-Landwirtschaft, der intelligenten Facility-Landwirtschaft. Es kann allgemein auch als ein raffinierteres, intelligenteres Gewächshaus für Zimmerpflanzenfabriken verstanden werden.
Mal sehen, wie sie funktionieren!
Erstens wird die Wachstumsumgebung vollständig kontrolliert. Das bedeutet, die richtige Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Lichtintensität und sogar den CO2-Gehalt einzustellen, um sicherzustellen, dass die Pflanzen so gut wie möglich wachsen.
Da sich alles im Innenbereich befindet, müssen Sie sich keine Sorgen über das Wetter oder Schädlinge machen, die bei der traditionellen Landwirtschaft ein echtes Problem darstellen können.
Obwohl es verschiedene Methoden gibt erdloser Anbau, ein universelles standardisiertes System ist noch nicht etabliert.
Pflanzenfabriken verwenden häufig Hydroponik oder Aeroponik. Anstelle von Erde lassen Pflanzen ihre Wurzeln in nährstoffreichem Wasser baumeln (Hydroponik) oder sie werden mit einem Nährstoffnebel besprüht (Aeroponik).
Diese Methode kann weit weniger Wasser verbrauchen als die herkömmliche Landwirtschaft.
Beleuchtung ist der Schlüssel. Sonnenlicht ist in Innenräumen keine Option, daher werden stattdessen LED-Leuchten verwendet. Diese Lampen sind so konzipiert, dass sie nur die Lichtwellenlängen aussenden, die Pflanzen für die Photosynthese am meisten benötigen, wodurch sie äußerst effizient sind.
Schließlich ist die Automatisierung ein großer Teil dieser Fabriken. Maschinen übernehmen das Pflanzen, Ernten und manchmal sogar das Verpacken. Dies kann die Arbeitskosten senken und die Effizienz steigern.
Vorteile von Plant Factory
Vereinfacht gesagt haben Pflanzenfabriken besondere Vorteile hinsichtlich Anbaubedingungen, Naturfreundlichkeit und Intelligenz.
Land übertreffen
Mit der kontinuierlichen Expansion der Städte, dem Entwicklungsbedarf für Industrien mit hoher Wertschöpfung und der Weiterentwicklung von Umweltschutzbewegungen hat sich die Spannung bei der landwirtschaftlichen Flächennutzung weiter verschärft.
Eines der großen Potenziale von Pflanzenfabriken liegt in der Veränderung der Landknappheit.
Durch den mehrschichtigen vertikalen Anbau übertreffen der Flächenertrag einer Pflanzenfabrik und die Nutzung von Land- und Raumressourcen die traditionellen Pflanzmethoden bei weitem.
Einige Pflanzenfabriken, die ein vertikales Pflanzmodell anwenden, können 10 bis 14 Schichten erreichen, und bei gleicher belegter Fläche kann sich die tatsächliche Nutzfläche um das 4,2-fache vergrößern.
Mit der Weiterentwicklung der Technologie und der Verbesserung der internen Umweltregulierungsfähigkeiten gibt es bei dieser Zahl noch erheblichen Raum für Verbesserungen.
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Der weit verbreitete Einsatz erdloser Anbaumethoden wie Hydrokultur, Schwammsubstrat und Aeroponik hat Pflanzenfabriken im Wesentlichen von der Abhängigkeit der traditionellen Anlagenlandwirtschaft vom Boden befreit.
Diese Freiheit ermöglicht eine nahezu vollständige Flexibilität bei der Standortauswahl. Verlassene Fabriken, Gebäude und Container können in Pflanzenfabriken umgewandelt werden.
In Regionen mit relativ knappen Wasserressourcen, wie Sand- und Salz-Alkali-Landschaften, in denen die traditionelle landwirtschaftliche Produktion äußerst schwierig ist, ist der Betrieb von Pflanzenfabriken nicht beeinträchtigt.
Kurze Zusammenfassung
Die freie Standortwahl bringt Pflanzenfabriken ein Geschäftsmodell, das sich von der traditionellen Landwirtschaft unterscheidet. Das heißt, großflächige Anpflanzungen in den Vororten oder sogar innerhalb der Stadt durchzuführen und den Produktionsort so nah wie möglich an die Verbraucher zu bringen‘ Tische.
Dies trägt dazu bei, die Abhängigkeit von Ferntransporten und der mehrstufigen Verteilung zu verringern, die Lager- und Transportkosten zu senken und gleichzeitig frischere landwirtschaftliche Produkte bereitzustellen.
Die vielfältigen Standortbedingungen gepaart mit einer hohen Raumausnutzung machen Pflanzenfabriken auch in Szenarien mit knappem Platzangebot, wie zum Beispiel auf Inseln, Polarregionen, Raumstationen und sogar zukünftigen Mondforschungsstationen, zur besten oder sogar einzigen Wahl.
Jenseits der Natur
Die traditionelle Landwirtschaft ist nicht nur auf Ackerland angewiesen, sondern auch auf eine Reihe natürlicher Bedingungen wie Temperatur, Jahreszeit, Niederschlag und Sonnenlicht.
Durch die Bepflanzung von Gewächshäusern kann die Abhängigkeit von der äußeren Umgebung etwas verringert werden, sodass eine Produktion außerhalb der Saison und das ganze Jahr über erreicht werden kann. Doch die Vision von Pflanzenfabriken ist noch ehrgeiziger.
Eine ideale Pflanzenfabrik verlässt sich überhaupt nicht auf natürliches Licht, sondern nutzt stattdessen künstliche Lichtquellen, um den Wachstumsbedarf der Pflanzen zu decken. Die Industrie verwendet derzeit hauptsächlich LED-Pflanzenleuchten.
Die Effizienz von LED-Wachstumslampen liegt nicht einfach darin, natürliches Licht zu imitieren, sondern darin, die Lichtintensität, -qualität und den Zyklus entsprechend den biologischen Auswirkungen der angebauten Pflanzen anzupassen Pflanzenwachstum effektiver fördern.
Durch die Ergänzung mit Wachstumslampen oder den Einsatz von LED-Pflanzenbeleuchtung während des gesamten Prozesses zur Bestrahlung der Pflanzen kann das Pflanzenwachstum gefördert, der Ertrag gesteigert, die Produktform und -farbe verbessert und auch Schädlingskrankheiten reduziert werden.
Die Kontrollgenauigkeit der internen Umgebung in einer Pflanzenfabrik übertrifft die der traditionellen Massenlandwirtschaft bei weitem und ermöglicht so eine ganzjährige Produktion.
Alle internen Wachstumselemente werden so weit wie möglich unter den optimalen Wachstumsparametern der Pflanzen gehalten, sodass die Pflanzen nicht mehr von Jahreszeiten, Naturkatastrophen und dem Klima beeinflusst werden.
Da eine Quasi-Isolation von der Außenwelt erreicht wird, wird das Eindringen von Schädlingen und Krankheiten so gering wie möglich gehalten. Die Wachstumsumgebung in der Fabrik ist sauberer und die Gesundheit der Pflanzen ist besser.
Kurze Zusammenfassung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Pflanzenfabriken darauf abzielen, ihre Erträge zu steigern, die Wachstumszyklen besser zu kontrollieren, ein gleichmäßigeres Wachstum sicherzustellen und stabile und vorhersehbare Erträge zu erzielen.
Berichten zufolge können Tomaten in einer Pflanzenfabrik bereits zwei Monate nach dem Pflanzen geerntet werden, verglichen mit einem hunderttägigen Wachstumszyklus für herkömmliche Gewächshaustomaten. Blattgemüse kann in nur 1/5 bis 1/3 der für den Freilandanbau benötigten Zeit geerntet werden, ohne dass Brachzeiten erforderlich sind.
AeroFarms beispielsweise, die als weltweit größte vertikale Farm gilt, kann alle 16 Tage Gemüse ernten, mit einem jährlichen Gesamtertrag von etwa 900.000 Kilogramm.
Den Forschungsergebnissen der Chinesischen Akademie der Agrarwissenschaften ist es gelungen, in einer Pflanzenfabrik eine Reisernte in etwa 60 Tagen zu erzielen. Dadurch wurde der traditionelle Wachstumszyklus von etwa 120 Tagen für den Reisanbau im Freiland effektiv halbiert.
Grüne Industrie
Obwohl in der modernen Landwirtschaft viele verschiedene Pflanzen angebaut werden, steht der Umweltschutz leider nicht im Vordergrund.
Bei der Bewirtschaftung von Land entstehen grundsätzlich keine natürlichen Schadstoffe. Allerdings sind Landwirte bei der Aussaat oft auf große Mengen an Düngemitteln und Pestiziden angewiesen, um gute Ernteerträge zu gewährleisten.
Der übermäßige Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden ist nicht umweltfreundlich. Dies könnte zu Bodenverschlechterung, Grundwasserverschmutzung und Rückständen führen, die für den menschlichen Körper gefährlich sind.
Entsprechenden Berichten der Vereinten Nationen zufolge sind 13 bis 21 % der weltweiten Treibhausgasemissionen auf den Agrarsektor zurückzuführen. Die Bewältigung der Klimakrise erfordert auch Initiativen aus der Landwirtschaft.
Pflanzenfabriken, die sich in der Regel in der Nähe der Verbraucher befinden‘ Tische können Transportwege verkürzen und so zu einer gewissen Reduzierung der CO2-Emissionen beitragen.
Gleichzeitig ist in der Landwirtschaft zwangsläufig ein hoher Wasserverbrauch erforderlich.
Nach Angaben der Ernährungs- und Landwirtschaftsorganisation der Vereinten Nationen „Der Stand der Ernährung und Landwirtschaft 2020“ Bericht zufolge macht der landwirtschaftliche Wasserverbrauch 70 % des weltweiten Wasserverbrauchs aus.
Wasser
Dank der relativ geschlossenen und gut kontrollierbaren Umgebung können Pflanzenfabriken ein sehr hohes Maß an Wasserressourcenrecycling erreichen.
Die Produktionskapazität des hydroponischen vertikalen Systems von Auxgrow ist erheblich verbessert und sein Wasserverbrauch beträgt nur etwa 5 % des Wasserverbrauchs herkömmlicher Anbaumethoden.
Das wissenschaftlich entwickelte intelligente Bewässerungssystem kann den für die Pflanze erforderlichen Wasserhaushalt genau bestimmen. In Verbindung mit dem Recyclingsystem kann der Wasserverbrauch um 90 bis 97 % gesenkt werden.
Dünger
Das Vorhandensein intelligenter Systeme erhöht auch die Ausnutzungsrate von Nährlösungen in Pflanzenfabriken.
Die Düngemittelausnutzungsrate in Pflanzenfabriken kann zwei- bis dreimal so hoch sein wie im Freilandanbau.
Systeme wie Aeroponik und integrierte Wasser- und Düngemittel können dafür sorgen, dass Nährstoffe direkt an das Wurzelsystem geliefert werden. Auch nicht aufgenommene Nährstoffe können recycelt werden und so der übermäßige Einsatz von Düngemitteln reduziert werden.
Automatisierung
Pflanzenfabriken sind mit einer Vielzahl intelligenter Einrichtungen ausgestattet, sodass hochautomatisierte Roboterabläufe ein praktikables Modell sind.
Automatisierte Roboter können Pflanzen umstellen und ihre Dichte verwalten. Dadurch können menschliche Fehler minimiert und das Problem der Arbeitsintensität in der landwirtschaftlichen Produktion angegangen werden.
Angesichts der ständig steigenden Arbeitskosten und der unzureichenden landwirtschaftlichen Vergütung ist die Umsetzung dieser Maßnahme zweifellos eine kluge Entscheidung.
Pestizide
Bei Nutzpflanzen wie Chilischoten, Auberginen, Tomaten, Gurken und Melonen gibt es Probleme mit der Fruchtfolge.
Obwohl viele Pflanzenfabriken diese Probleme vermeiden, indem sie sich nicht auf natürliche Böden verlassen und ertragsstarke Pflanzen anbauen, die nicht durch den kontinuierlichen Anbau beeinträchtigt werden, stehen sie dennoch vor besonderen Herausforderungen.
Die meisten Pflanzenfabriken haben diese Probleme jedoch nicht, sie benötigen keinen natürlichen Boden und ertragsstarke Pflanzen müssen sich keine Sorgen über Ertragseinbußen aufgrund intensiven Daueranbaus machen.
Nachteile der Pflanzenfabrik
Die vielfältigen Vorteile, die Pflanzenfabriken bieten, ziehen die Aufmerksamkeit und Investitionen mehrerer Sektoren auf sich.
Allerdings stehen Pflanzenfabriken, ähnlich wie bei jeder neuen Technologie, auf dem Weg vor verschiedenen Herausforderungen.
Diese Herausforderungen stellen Investoren und Innovatoren vor wichtige Fragen und bieten Raum für Erkundung und Verbesserung. Hier untersuchen wir einige der wichtigsten Herausforderungen, mit denen Pflanzenfabriken konfrontiert sind.
Hohe Kosten
Abgesehen von den erheblichen Finanzierungsanforderungen für Start-ups kann der tägliche Betrieb von Pflanzenfabriken recht teuer sein.
Pflanzenfabriken ersetzen natürliche Bedingungen durch künstliche Umgebungen, und die Kosten hierfür sind weitaus höher als bei der traditionellen Landwirtschaft.
Derzeit gibt es kein einheitliches Designschema für Pflanzenfabriken und die Anlagen verschiedener Unternehmen variieren. Allerdings ist Energie ausnahmslos der bedeutendste Kostenfaktor.
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Darüber hinaus müssen Sie den täglichen Lichtbedarf Ihrer Zielpflanze kennen. gute Timing-Anpassungen vornehmen wird Ihren Geldbeutel schonen!
Erntebeschränkungen
Pflanzenfabriken eignen sich nicht für den Anbau aller Feldfrüchte wie Weizen, Reis, Mais, Baumwolle und Sojabohnen. Derzeit nutzen die meisten Pflanzenfabriken hydroponische, aeroponische und erdlose Anbaumethoden, die nur für Pflanzen mit flachen Wurzelsystemen geeignet sind.
Die Erweiterung des Spektrums an Nutzpflanzen, die in diesen Systemen wirtschaftlich angebaut werden können, ist eine große Herausforderung.
Geringe Marktakzeptanz
Obwohl Pflanzenfabriken qualitativ hochwertige Pflanzen produzieren können, ist ihre Akzeptanz auf dem Markt nicht garantiert.
Manche Menschen stehen Hydrokultur-Gemüse skeptisch gegenüber, vor allem, weil ihnen das Verständnis für den Hydrokultur-Anbauprozess fehlt oder sie falsche Vorstellungen davon haben.
Wenn möglich, kann die Organisation von Seminaren, Vorträgen oder Farmbesichtigungen den Menschen helfen, die Wissenschaft hinter der Hydrokultur zu verstehen und Missverständnisse auszuräumen.
Durchführung von Verkostungsveranstaltungen bei Bauern‘ Märkte, Geschäfte oder öffentliche Veranstaltungen können den Verbrauchern dabei helfen, Hydrokultur-Gemüse hautnah kennenzulernen. Bildungsaktivitäten können dazu beitragen, die Wahrnehmung der Verbraucher gegenüber grünen Fabrikpflanzen zu verändern.
Allerdings bieten diese Herausforderungen auch Chancen für Innovation und Wachstum. Den Sektor zu einem spannenden Raum für Investoren und Unternehmer machen, die sich der Herausforderung stellen.
Erfolgsgeschichten von Pflanzenfabriken
Auf jeden Fall liefern erfolgreiche Fallstudien im Bereich Pflanzenfabriken wertvolle Erkenntnisse.
Diese Erfolgsgeschichten verdeutlichen, dass Pflanzenfabriken trotz der Herausforderungen mit innovativen Technologien und Geschäftsmodellen tatsächlich lebensfähig, nachhaltig und profitabel sein können.
Viel (USA). Plenty nutzt modernste Technologie, um in seinen vertikalen Farmen eine Vielzahl von Nutzpflanzen anzubauen, darunter auch Blattgemüse. Ihr Erfolg beruht auf ihrem Engagement für Geschmack, Textur und Nachhaltigkeit.
Urban Crop Solutions (Belgien). Ihre innovativen Lösungen für die vertikale Landwirtschaft in Innenräumen und ihr Engagement für Nachhaltigkeit haben umweltbewusste Verbraucher angezogen.
Vertikales Feld (Israel). Ihr Engagement für den nachhaltigen Anbau einer Vielzahl von Nutzpflanzen in vertikalen Farmen hat bei Verbrauchern, die an umweltfreundlichen Praktiken interessiert sind, großen Anklang gefunden.
Mirai (Japan). Mirais Fokus auf den Anbau pestizidfreier Produkte in Innenräumen kam bei Verbrauchern, die saubere und sichere Lebensmittel wünschen, gut an.
Sky Greens (Singapur). Durch die Bereitstellung frischer Produkte im dicht besiedelten Singapur haben sie die Nachfrage nach lokalen und frischen Lebensmitteln erschlossen.
Zukunft der Pflanzenfabrik
Derzeitige Pflanzenfabriken sind nicht hochindustrialisiert, und die hohen Energiekosten, die mit Pflanzenfabriken oder der vertikalen Landwirtschaft verbunden sind, stellen in der Tat ein großes Hindernis für Wachstum und Skalierbarkeit dar.
Es gibt zwei gängige Ideen, um das Problem der hohen Energiekosten anzugehen.
Verbesserung der Energieeffizienz
Die Verbesserung der Effizienz der Licht-Elektrizität-Umwandlung ist derzeit ein Schwerpunkt in Anlagenfabriken.
Durch die Auswahl energieeffizienter und effektiver Geräte und die Entwicklung präziser interner Umweltkontrollsysteme kann der Energieverbrauch optimal genutzt werden.
LED-Pflanzenleuchten bieten sich bei diesem Konzept an. Ebenso können Verbesserungen in der Isolierung und der HVAC-Technologie (Heizung, Lüftung und Klimaanlage) den Energiebedarf für die Temperatur- und Feuchtigkeitskontrolle reduzieren.
Integration erneuerbarer Energiequellen
Der Bau von Anlagenfabriken neben Photovoltaik-, Wind- und Wasserkraftwerken kann den Zugang zu billigerer Energie ermöglichen. Allerdings hat dieser Ansatz seine Grenzen: Stromerzeugungsanlagen befinden sich in der Regel in einer gewissen Entfernung von den Verbrauchermärkten.
Dies kann zum traditionellen Modell des Ferntransports führen und möglicherweise die Wirtschaftlichkeit der Fabriken schwächen. Auch wenn es für Pflanzenfabriken schwierig sein kann, mit der großflächigen Landwirtschaft zu konkurrieren, heißt das nicht, dass sie für kein Land oder jede Region unattraktiv sind.
Konzentrieren Sie sich auf die Steigerung des Nutzens
Beispielsweise herrschen in Ölförderländern auf der Arabischen Halbinsel im Allgemeinen raue natürliche Bedingungen, was die Landwirtschaft im Freien zu einer ziemlichen Herausforderung macht.
Allerdings sind diese Länder auch außergewöhnlich wohlhabend, mit ungewöhnlich günstigen Energiepreisen und das importierte Gemüse, das Verbraucher täglich essen, ist bereits teuer. Unter diesen besonderen Marktbedingungen könnten Pflanzenfabriken eine ausgezeichnete Wahl sein.
Während einige dieser Lösungen erhebliche Vorabinvestitionen erfordern, können die langfristigen Einsparungen, die sie bieten, Anlagenfabriken wirtschaftlicher machen.
Der Schlüssel liegt darin, das Problem aus mehreren Blickwinkeln anzugehen und verschiedene Technologien und Strategien zu kombinieren, um die Energieeffizienz zu maximieren und die Kosten so gering wie möglich zu halten.
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Jayes
Als Digital Marketing Manager bei AUXGROW vereint Jayes eine Leidenschaft für Hydrokultursysteme mit Fachwissen für LED-Wachstumslampen. Mit praktischer Erfahrung und einem tiefen Verständnis führt Jayes Sie durch die Welt des nachhaltigen Anbaus.
