Auf dem Weg zum Niedrigenergie-Gewächshaus

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1 Ökologische Neubewertung von Baustoffen: Plexiglas Fachgespräch am Auf dem Weg zum Niedrigenergie-Gewächshaus Dr.-Ing. Burkhard von Elsner * Fachgebiet Biosystem- und Gartenbautechnik Institut für Biologische Produktiuonssysteme Leibniz Universität Hannover * elsner@bgt.uni-hannover.de 1

2 Einige Kennzahlen für den Unterglasanbau Anzahl der Gewächshausbetriebe Gesamt / Erzeugung 11475/ 9289 Gewächshausfläche in Deutschland Gesamt / Erzeugung 3698 ha / 3393 ha Alter der Gewächshäuser Baujahr vor ha Bedachungsmaterial Investition für ein Produktionshaus Glas Folie Steife Kunststoffe ca. 80 % ca. 15 % ca. 5 % 100 bis 500 /m² Beheizte Unterglasfläche (geschätzt!) ca ha Heizmaterialaufwand (Kulturabhängig!) Heizöläquivalent 10 bis 35 l/m² Erträge z.b. Tomaten ca. 60 kg/(m² a) Betriebserträge Gemüse Topfpflanzen Spezialkulturen ca. 40 /m² ca. 80 /m² ca. 120 /m² 2

3 Herausforderung für den Gewächshausbau Optimaler Lichteinfall im Winter und in der Übergangszeit Verringerung des Energieverbrauchs durch Wärmeschutz Günstige Klimabedingungen für die Pflanzenkultur: Photosynthetisch wirksame Strahlung Temperatur Luftfeuchte CO 2 Maximierung der Nettokulturfläche Begrenzung der sommerlichen Überhitzung 3

4 Topf-Chrysanthemen auf Kulturpaletten Einfachglas mit Verdunklung Gurkenkultur in Rinnen Einfachglas 2 Energieschirme Chrysanthemen in Schalen Auf-Boden-Kultur Doppelfolienhaus mit Verdunklung 4

5 Aufblasen der Doppelfolie 5

6 Breitschiff-Gewächshaus mit Acrylglas 6

7 Vorzüglichkeit von Acrylglas Nur geringe Alterung -> langjährige optische Lichtdurchlässigkeit garantiert Geringerer Sprossenanteil als bei Standardglasscheiben Wärmeschutz -> Verarbeitung als Stegdoppelplatte (SDP) oder Stegmehrfachplatte Geringere Luftwechselwärmeverluste, da große Bauelemente Plexiglas Alltop-SDP: Beschichtung zur Verringerung der Licht- Reflexionsverluste (Brechungsindex, Filmkondensation) Bessere UV-Strahlungsdurchlässigkeit als Floatglas Höhere Oberflächentemperatur der Innenseite: geringere Entfeuchtung bei niedriger Außentemperatur Filmmäßiges Ablaufen des Kondenswassers, kein Abtropfen Keine beweglichen Teile -> geringerer Wartungs- und Erneuerungsaufwand Nutzungsdauer von 20 bis 25 Jahren 7

8 Nachteile von Acrylglas Brennbarkeit des Materials (DIN EN Brandklasse E) Abtropfverhalten Nicht selbst verlöschend Entzündungsgefahr bei Schweißarbeiten an der Heizung durch elektrische Kurzschlüsse bei Assimilationslichtanlagen Vergleichsweise hohe Investitionskosten gegenüber Einfachglas mit Energieschirm / 2-Lagen-Energieschirm aufgeblasener Doppelfolie 8

9 Bewertung der Pflanzenproduktion in Gewächshäusern Energieeffizienz = Pflanzenproduktion bezogen auf Primärenergieeinsatz Einflussparameter auf die Pflanzenproduktion / Betriebsertrag Produktionspotential: Licht, Temperatur,, Anbauverfahren Flächenausnutzung, nicht verkaufsfähige Ware Marktgeschehen: Frühzeitigkeit, Vertriebsweg, Warenrücklauf Einflussparameter auf den Primärenergieeinsatz Eigenschaften der Hüllfläche und der Wärmeschutzmaßnahmen Heizungsinstallation und Klimaregelstrategien Wärmeversorgung: fossil, regenerativ, Abwärme 9

10 Energieverbrauch & klimaschädigende Emissionen ganzjähriger Tomatenproduktion im Gewächshaus (10 ha) Relativer Energieverbrauch Bedachungssystem Wärmebereitstellung Klimagasemission kg/(m² a) Einfachglas 130 % Heizöl EL 99 Heizöl EL 76 Einfachglas mit Energieschirm 100 % Kohle & Heizöl Abwärme & Heizöl Abwärme (100 %) 5 Acryl-SDP Heizöl EL Erdgas Doppelfolie 90 % Holz & Erdgas 20 Isolierglas Abwärme & Heizöl 18 Abwärme (100 %) 5 Wärmeschutzglas 60 % Erdgas 38 Vakuumverglasung 30 % Erdgas 19 10

11 Perspektive der Pflanzenproduktion in Gewächshäusern in Deutschland Szenario: Energiekosten für die Beheizung werden steigen! Reaktion: Extensivierung der Produktion Gewächshäuser werden im Winter nicht beheizt Es werden niedrigpreisige, ungeheizte Folienhäuser gebaut Intensivierung der Produktion Verbesserung des Wärmeschutzes und des -managements Nutzung der Abwärme von Kraft-Wärmekopplungsanlagen Wärmenutzungskaskade zur Nutzung niedrig temperierter Rückläufe von Nahheiznetzen (z.b. Geothermie) Zentralisierung des Gewächshausanbaus in Gartenbauparks an Abwärmestandorten Vergrößerung der Wertschöpfung der Produktion Verlagerung der Produktion an klimatisch begünstigte Standorte 11

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13 ZINEG: Pilot- und Demonstrationsanlagen Berlin-Dahlem Hannover-Ahlem Schifferstadt 13