LEDs im Urban Farming

Die japanische Metropole Tokio hat schon heute Vorbildfunktion

Mehr als die Hälfte der Weltbevölkerung lebt bereits heute in Städten. Und im Jahr 2050 werden zwei Drittel aller Menschen in urbanen Ballungsräumen wohnen. Für die Versorgung der Megacitys mit gesunder Nahrung reicht die traditionelle Landwirtschaft nicht aus. Ein möglicher Lösungsansatz: Urban Farming – Tomaten, Melonen & Co. wachsen in der Großstadt. Doch auch die Pflanzen brauchen Nahrung: Vor allem Wasser und Licht. Verglichen mit herkömmlichen Lichtlösungen im Pflanzenanbau steigern LEDs die Energieeffizienz deutlich – und können so dem Gemüse- und Obstanbau in den Metropolen rund um den Globus zum Durchbruch verhelfen.

Weil der Platz immer knapper wird, müssen wir ‚nach oben’ denken.

Dr. Dickson Despommier von der Columbia University

Vertikale Farmen

Mehr als nur Science-Fiction

Ein Meer aus Salatköpfen ist in pinkfarbenes Licht getaucht. Fein säuberlich angeordnet stehen sie in langen Reihen in der großen Halle. Was anmutet wie ein Science-Fiction-Szenario, ist heute in vielen Metropolen der Welt schon Realität: In sogenannten Urban Farms, städtischen Farmen, bauen Menschen in Asien, den USA und Europa Gemüse, Kräuter und Früchte an. Als Anbauflächen der modernen Schrebergärten dienen zum Beispiel alte Industriegebäude oder Lagerhallen.

Leuchtdioden, kurz: LEDs (vom Englischen light-emitting diode), liefern beispielsweise Licht mit hohem Rot- oder Blauanteil. Für die Photosynthese und um optimal zu wachsen, brauchen Pflanzen wie Salatköpfe, Tomaten und Basilikum genau diese Licht-Wellenlängen. Die Dioden emittieren diese – und sorgen für den pinkfarbenen Schein. Ein weiterer Vorteil: Mit LED-Licht macht sich der moderne Farmer unabhängig von natürlichen Lichtquellen. Denn egal, ob es draußen regnet oder der Nachthimmel aufzieht: Die Leuchtdioden sorgen mit konstantem Licht dafür, dass sich Pflanzen wetterunabhängig schneller und ertragreicher entwickeln.

Salat aus dem Wolkenkratzer

Eine weitere Möglichkeit, um trotz begrenzter Ackerflächen ausreichend Nahrungsmittel zu produzieren: Die Feldarbeit wandert nicht nur in die Stadt, sondern sie wächst auch noch in die Höhe. „Weil der Platz immer knapper wird, müssen wir ‚nach oben’ denken“, sagt Dr. Dickson Despommier von der Columbia University und Vordenker für das sogenannte Vertical Farming. Bei dieser Form der städtischen Landwirtschaft bauen Stadtbauern Obst und Gemüse in mehrstöckigen Gebäuden, sogenannten Farmscrapers, an. Dabei kommen sie oft ganz ohne Sonnenlicht aus – in den Indoor-Farmen gedeihen Tomaten, Spinat und anderes dann unter optimalen Bedingungen während des ganzen Jahres auf mehreren Etagen.

Das Konzept des Vertical Farmings ist vielversprechend: Die Farmhochhäuser können gerade in globalen Megacitys, wie Mumbai in Indien oder Schanghai in China, dazu beitragen, die steigende Einwohnerzahl mit gesunder Nahrung zu versorgen. Denn: Der Ertrag in den hochgebauten Gewächshäusern fällt wesentlich höher aus als in der herkömmlichen Landwirtschaft. Ein Hektar Anbaufläche eines Farmscrapers könnte laut Despommier zehn Hektar Fläche auf dem freien Feld ersetzen. Auf 500 Quadratmetern ließen sich jedes Jahr dank Vertical Farmings 50 Tonnen Salate und Gemüse anbauen – und so wäre der knappe Raum in den Städten ideal genutzt.

Moderne Lichtlösungen

Japan unter den Vorreitern

Die Vorteile der neuen Urban Farming-Konzepte haben sich längst rund um den Globus herumgesprochen. In den Megacitys sind deshalb in den vergangenen Jahren viele Indoor-Farming Projekte angelegt worden. Zu den Vorreitern gehört Japan, das zunehmend auf nachhaltige Energielösungen setzt. Und Stadtfarmen sind eine weitere, energieeffiziente Möglichkeit, die wachsenden Metropolen mit zusätzlichen Nahrungsmitteln zu versorgen: „Energiesparen steht in Japan an oberster Stelle. Moderne Lichttechnologien wie die Leuchtdiode haben sich deshalb dort sehr schnell durchgesetzt“, sagt Ulrich vom Bauer aus dem Marketing für Lighting ICs bei Infineon. „Das gilt besonders für das sogenannte Horticultural Lighting, also die Beleuchtung von Gewächshäusern: Hier ist der Bedarf enorm gestiegen.“

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Innovative Farmkonzepte schonen die Umwelt

Ein weiterer Vorteil des Urban Farmings: Lange Transportwege und die damit verbundenen Umweltbelastungen entfallen. In den USA werden 98 Prozent des Salats in Kalifornien und Arizona angebaut. Um das Gemüse aber zu seinen Verbrauchern in New York City zu bringen, legt ein Lkw oder ein Güterzug bis zu 4.200 Kilometer zurück und verbraucht dabei teure Energie. Da die Transportkosten einen großen Einfluss auf den Verkaufspreis haben, könnte das Urban Farming-Konzept Gemüse sogar günstiger machen.

Bislang lassen sich Obst und Gemüse aus den vertikalen Farmen zwar erst in wenigen ausgewählten Supermärkten kaufen. Aber die zahlreichen Gartenbauprojekte zeigen: Die Gemüsefelder und Obstplantagen ziehen in die Städte – und die modernen LED-Technologien von Infineon werden weltweit in den Farmen der Megacitys von Indien bis Mexiko eine Schlüsselrolle spielen.

LED-Technologien

Stromsparen mit LED-Technologien von Infineon

Die Vorteile energieeffizienter Lichtsysteme hat auch Wondernica Research erkannt: Das Unternehmen aus Malaysia setzt die LED-Treiber ICs ICL8201 von Infineon in seinen neuesten LED-Röhren für Gewächshäuser ein. Der Vorteil: Die Lichtlösung benötigt nur wenige externe Komponenten und kann einfach in Designs integriert werden. Je nach Pflanzentyp versorgt sie blaue oder rote LEDs sowie Infrarot-LEDs mit konstantem Gleichstrom. Das ist ein gutes Beispiel dafür, wie Komponenten von Infineon für LED-Treiber dazu beitragen, Energie in der Beleuchtung von Gewächshäusern einzusparen und gleichzeitig für höhere Zuverlässigkeit der Beleuchtungssysteme sorgen.

Je nach Pflanzentyp versorgt Infineons Treiber ICL8201 blaue oder rote LEDs sowie Infrarot-LEDs mit konstantem Gleichstrom – und ist ein Beispiel für mehr Energieeffizienz in der Beleuchtung von Gewächshäusern.

Immer die richtige Wellenlänge

Aber die LEDs sparen nicht nur viel Energie, sondern sie haben noch weitere entscheidende Vorteile. Je nach Wachstumsphase und Sorte brauchen die Pflanzen unterschiedliche Wellenlängen. Um Früchte ausbilden zu können, benötigen Tomatensträucher & Co. vor allem blaues Licht, dessen Anteil im Sonnenlicht sehr hoch ist und das die Photosynthese antreibt. Moderne Beleuchtungssysteme auf Basis von LED-Technologien lassen sich gezielt auf die jeweilige Wellenlänge einstellen und liefern so jeder Pflanzenart das passende Lichtspektrum. Auch die Lichtintensität ist mit den modernen Technologien flexibel einstellbar. Das bringt einen weiteren Vorteil: Um an das lebenswichtige Licht zu gelangen, müssen sich die Pflanzen jetzt nicht mehr mit langen Stielen der Sonne entgegenstrecken, sie können ihre ganze Energie in die Ausbildung von Früchten stecken und bringen so mehr Ertrag als ihre Artgenossen vom Acker unter freiem Himmel.

Noch etwas kommt hinzu: Mit den unterschiedlichen Wellenlängen der Licht-emittierenden Dioden lassen sich sogar gezielt Färbungen in den Pflanzen erzeugen. Ein Beispiel dafür sind rote Salatblätter, die in Nordeuropa beliebt, aber im Herbst und Winter dort schwer zu bekommen sind.

Diese lassen sich dank LEDs direkt vor Ort erzeugen und müssen nicht erst zum Beispiel aus dem sonnigen Italien importiert werden.

Optimal für Urban Farming geeignet

Verglichen mit herkömmlichen Lichtlösungen im Pflanzenanbau eignen sich moderne LED-Beleuchtungssysteme optimal für das Urban Farming. Sie punkten zum einen bei der Energieeffizienz: Beleuchten Stadtfarmer ihre Pflanzen mit Dioden, kommt die Energie vor allem den Gewächsen zugute. Ersetzen LEDs künftig die in Gewächshäusern verbreiteten Neonlampen, könnten sie bis zu 70 Prozent Energie sparen. Zum anderen erzeugen Leuchtdioden im Gegensatz zur konventionellen Beleuchtung weniger Wärme, die aufsteigen und den Raum überhitzen könnte, sodass sie optimal für Anbauflächen im Etagenformat geeignet sind. Ein weiterer Vorteil: Die Licht-emittierenden Dioden halten wesentlich länger und liefern genauso viel Licht.

 Aber für ihre vertikalen Farmen nutzen die Großstadt-Landwirte nicht nur statt der Sonneneinstrahlung das verlässliche Licht von LEDs, sondern sie ersetzen auch Erde und Regen: Sogenannte Hydro- oder Aquaponik-Systeme versorgen die urbanen Gewächshäuser zuverlässig mit Wasser und Nährstoffen. Lange Schlauchsysteme leiten eine wässrige Lösung mit Mineralien und anderen lebenswichtigen Elementen direkt an die Wurzeln der Basilikum-, Salat- oder Zucchinipflanzen.

LED-Treiber ICs ICL8201 von Infineon

Offline-LED-Treiber-ICs von Infineon bieten eine einfache und kostengünstige Lösung für LED-Lampen von vier bis 25 Watt. Der ICL8201 ist ein AC-DC Buck-Controller mit einem hohen Leistungsfaktor für LED-Röhren und -Lampen.

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LED-Technologien von Infineon

Mit ihrem hohen Energieeinsparungspotenzial und ihrer langen Lebensdauer ist LED-Beleuchtung heute für die Mehrheit der Beleuchtungsanwendungen die erste Wahl. Unser Fokus bei Infineon liegt auf der Lieferung von maßgeschneiderten LED-Treiber-ICs, MOSFETs und Sensoren für kommerzielle Beleuchtung und Automobilbeleuchtung. In unserem Portfolio an hochwertigen, energieeffizienten Produkten und Lösungen finden Sie LED-Treiber-ICs und MOSFETs für LED-Treiber sowie Sensoren und Hardware für eine sichere Kommunikation. Darüber hinaus bietet Ihnen ein hoch kompetentes globales Beleuchtungsteam in Zusammenarbeit mit erfahrenen Partnern nicht nur Produkte von bewährter Qualität, sondern auch optimale Unterstützung bei der Gestaltung von LED-Lichtprodukten und -systemen.

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