Licht mit Haltung: Wie Indoorfarmen ihren CO2-Fußabdruck radikal neu denken

(IINews) - Wenn Licht zum Maßstab der Verantwortung wird - CO-Footprint und intelligente Lichttechnik für die Indoorfarmen der Zukunft. Das unsichtbare Gewicht des Lichts.



Indoorfarmen gelten als Sinnbild für urbane Nachhaltigkeit. Auf engstem Raum werden Salate, Kräuter und Gemüse gezogen - pestizidfrei, unabhängig vom Wetter, mit kurzen Lieferwegen. Doch bei aller Begeisterung für Vertical Farming bleibt ein entscheidender Faktor oft unterschätzt: der CO-Fußabdruck der Beleuchtung.



Aktuelle Studien zeigen, dass allein die künstliche Beleuchtung in Indoorfarmen bis zu 60 Prozent der gesamten CO-Emissionen verursachen kann. Denn die Photosynthese verlangt enorme Lichtmengen. Wer Tomaten in Regalen heranzieht, benötigt pro Kilogramm Ertrag oft 200-250 Kilowattstunden Strom, wenn herkömmliche Weißlicht-LEDs zum Einsatz kommen. In Zeiten knapper Ressourcen ist diese Zahl ein Weckruf.



Dr. rer. nat. Andreas Krensel, ehemaliger wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fachgebiet Lichttechnik der TU Berlin, hat früh auf diesen blinden Fleck hingewiesen. Als Experte für lichttechnische Bedarfe von Pflanzen und Simulation der menschlichen visuellen Wahrnehmung weiß er: Beleuchtung ist nie neutral - sie ist ein energetisches Statement.



Warum Weißlicht nicht die Lösung ist



Viele Farmbetreiber vertrauen auf weiße LED-Module, die das Vollspektrum abstrahlen. Was im Supermarkt attraktiv aussieht, entpuppt sich jedoch als Energieverschwendung: Nur rund 40-50 Prozent des weißen Lichts können Pflanzen effektiv für Photosynthese nutzen. Alle übrigen Wellenlängen verpuffen.



Dr. Krensel und seine Kolleg:innen am traditionsreichen TU-Lehrstuhl - demältesten universitären lichttechnischen Lehrstuhl der Welt - haben mit präziser Messtechnik belegt, dass artspezifische Spektren den Stromverbrauch drastisch senken können. Rot-Blau-LEDs, ergänzt um selektive Gelb- oder Orange-Anteile, liefern ein maßgeschneidertes Lichtprofil, dasErtrag und Qualität steigert - bei bis zu 35 Prozent weniger Energieeinsatz.

Doch genau hier beginnt die Verantwortung: Wer in Indoorfarmen investiert, muss sich fragen, ob standardisierte Module nicht durch intelligentes, adaptives Licht ersetzt werden sollten.



Intelligente Messtechnik: Wenn Licht zum lernenden System wird



Das Fachgebiet Lichttechnik verfügt über eine Ausstattung, die in Europa einzigartig ist und weit über die bloße Erfassung von Helligkeit hinausgeht. Mit der integralen Messtechnik von 200 bis 4.500 Nanometern können Forscherinnen und Forscher sämtliche relevanten Wellenlängen präzise erfassen - vom ultravioletten Bereich bis tief ins Infrarot. Das bedeutet konkret: Wenn in einem Indoor-Gewächshaus Basilikum aus der frühen Wachstumsphase steht, kann das von den Pflanzenblättern reflektierte Spektrum so fein aufgelöst werden, dass selbst minimale Abweichungen vom Rot-Blau-Verhältnis messbar werden. Diese Differenzen zur Standard Rot-Blau-Beleuchtung entscheidet später über Aroma und Blattstruktur.



Die Goniometersysteme sind ein weiteres Highlight. Sie erlauben die winkelabhängige Spektralanalyse - vereinfacht gesagt: Mit diesen Anlagen wird gemessen, wie sich Licht in alle Richtungen verteilt. Das spielt in der Praxis eine enorme Rolle. So lässt sich z.B. präzise prüfen, ob eine LED-Leuchte nicht nur direkt unter sich volle Intensität entfaltet, sondernauch die äußeren Blattregionen der Pflanzen homogen erreicht. Ein Salat, der am Rand weniger Licht bekommt, wächst langsamer, bleibt heller und ist anfälliger für Krankheiten. Solche Details machen in großen Vertical-Farming-Anlagen oft den Unterschied zwischen einer guten und einer exzellenten Erntecharge.



Ergänzt wird diese Ausstattung durch hochmoderne Kalibriereinrichtungen für Lichtstrom, Lichtstärke und Leuchtdichte. Diese Werkzeuge ermöglichen es, Leuchten regelmäßig zu prüfen und sicherzustellen, dass sie auch nach tausenden Betriebsstunden exakt die Spezifikationen einhalten.In der Praxis bedeutet das: Ein Betreiber kann seinen kompletten Beleuchtungspark einmal pro Saison durchmessen lassen, um sicherzugehen, dass jede Leuchte genau die angestrebten Sollwerten liefert - nicht weniger, nicht mehr. So werden ungewollte Energieverluste ebenso vermieden wie Wachstumsunterschiede.



Auf dieser exakten Messtechnik bauen dynamische Lichtmodelle auf, die - inspiriert von Dr. Krensels Arbeiten zur Simulation der Kontrasterkennung des Menschen - immer intelligenter werden. Stellen Sie sich vor, ein System künstlicher Intelligenz überwacht kontinuierlich die Lichtqualität im Gewächshaus: Es erkennt in Echtzeit, wenn der Rotanteil während einer Wachstumsphase unter ein kritisches Niveau fällt. Ein entsprechender Algorithmus kann automatisch gegensteuern, die Leistung anpassen oder einErsatzmodul aktivieren, um optimale Bedingungen wiederherzustellen.



Doch der visionäre Gedanke reicht weiter. In einem kognitiven Lichtsystem der nächsten Generation wäre der Algorithmus nicht nur ein passiver Wächter, sondern ein lernender Partner. Er könnte aus historischen Ertragsdaten, aktuellen Sensormessungen und biologischen Modellen ableiten, welches Lichtspektrum heute Nachmittag nötig ist, um in drei Tagen die optimale Blattgröße zu erreichen. Ein solcher Ansatz verbindet technische Präzision mit biologischem Verständnis und macht aus Beleuchtung ein hochdynamisches Steuerungsinstrument, das in Echtzeit auf Umweltbedingungen, Pflanzenstadien und Energiepreise reagiert.



So entstehen Lichtlösungen, die nicht nur Energie sparen, sondern die Kunst des Pflanzenanbaus in einer bisher unvorstellbaren Detailtiefe perfektionieren - ein faszinierendes Zusammenspiel aus Wissenschaft, Technologie und Natur.



LED-Laufsteg und die soziale Dimension des Klimaschutzes



Der Anspruch, Lichttechnik nicht nur effizient, sondern gesellschaftlich relevant zu machen, prägt auch Projekte wie den LED-Laufsteg der TU Berlin. In diesem Bildungs- und Kompetenzzentrum zeigt ein Echtzeit-Energiemonitoring, wie sich der Energiebedarf von Leuchten verändert - ein Lernort für Kommunen und Schulen.



Gerade diese Transparenz wird in Zukunft ein Schlüssel sein: Indoorfarmen sollten CO-Reports veröffentlichen, die zeigen, wie viel Energie pro Kilogramm Basilikum verbraucht wird. Erst wenn solche Kennzahlen Standard sind, wird Lichttechnik zum strategischen Werkzeug im Kampf gegen Emissionen.



Zukunftsblick: Licht als klimaneutraler Faktor



Was wäre, wenn Beleuchtung nicht nur weniger CO verursacht, sondern aktiv dazu beiträgt, Emissionen zu kompensieren? Visionäre Konzepte denken genau in diese Richtung und zeigen, wie radikal sich der Charakter von Lichtsystemen verändern könnte. Man stelle sich eine Indoorfarm vor, in derkein Watt verschwendet wird: Dort erzeugen Tausende präzise gesteuerte LEDs nicht nur optimales Spektrum für jede einzelne Pflanze, sondern geben ihre überschüssige Wärme über ein ausgeklügeltes Wärmerückgewinnungssystem direkt an das Brauchwasser der Anlage ab. So könnten die Becken zur Bewässerung vorgewärmt werden - oder die Heizung der gesamten Produktionshalle im Winter gespeist werden. Jedes Lumen wird zum mehrfach genutzten Energieträger.



Noch weiter gedacht, speichern Solarzellen auf dem Hallendach den tagsüber gewonnenen Strom in Hochleistungsbatterien. Diese Batterien speisen dann bei Nacht die Beleuchtung der Pflanzen - vollkommen emissionsfrei. In Spitzenzeiten wird überschüssiger Solarstrom nicht nur für die Farm selbst genutzt, sondern in das lokale Stromnetz eingespeist. So wird auseiner vertikalen Farm ein aktiver Knotenpunkt für nachhaltige Energieversorgung.



Gleichzeitig kommunizieren alle Lichtquellenüber ein intelligentes Steuerungssystem. Dieses Smart Grid regelt, wann welche Zone beleuchtet wird, wie intensiv, wie lange - abgestimmt auf das Pflanzenwachstum, die aktuellen Energiepreise und die Netzlast. Wenn sich eine Stromspitze ankündigt, kann das System in Sekundenbruchteilen reagieren und Beleuchtungszyklen verschieben, ohne dass die Ernte leidet.



Ein weiteres Szenario geht nochüber die Farmtore hinaus: Im urbanen Raum der Zukunft sind Indoorfarmen nicht länger isolierte Produktionsstätten, sondern Teil eines fein vernetzten Ökosystems aus intelligenter Infrastruktur. Straßenlaternen mit adaptiver LED-Technologie erkennen Bewegungen, regulieren ihre Lichtleistung und tauschen parallel Daten mit den Farmen aus. Wenn das Netz überlastet ist, drosseln sie synchron ihren Energieverbrauch. Umgekehrt könnten sie bei Stromüberschuss kurzfristig zusätzliche Last aufnehmen.



In Spitzenzeiten leuchtet die Straßenbeleuchtung heller und unterstützt Fußgänger, Radfahrer und autonome Fahrzeuge - nachts wird sie sanft herunter gedimmt, um Strom für die empfindlichen Wachstumsphasen der Pflanzen zu reservieren. So entsteht ein urbaner Kreislauf, in dem Energie dort fließt, wo sie gebraucht wird, und jede Kilowattstunde mehrfachen Nutzen entfaltet.



In dieser Vision wird Licht zu weit mehr als einem Produktionsfaktor: Es wird zum intelligenten, atmenden Gefüge, das städtische Lebensqualität, ressourcenschonende Landwirtschaft und klimaneutrale Energieversorgung zusammenführt. Wer heute in smarte Lichttechnik investiert, investiert in die Basis einer Stadt, die nicht nur effizienter wird, sondern auch lebendiger, gerechter und zukunftsfähiger wird.



Verantwortung trifft Innovation



Dr. Andreas Krensel und weitere Forschende verdeutlichen mit den Forschungsergebnissen, dass Lichttechnik immer auch eine Frage der Haltung ist. Wer den CO-Fußabdruck seiner Indoorfarm reduzieren will, muss das Spektrum ebenso ernst nehmen wie die Intensität. Eine Gewächshausbeleuchtung, die starr nur auf Ertrag optimiert ist, wird in Zukunft nicht bestehen.



Die Zukunft sollte adaptiven, kognitiven Systemen gehören, die Energie, Wachstum und Klimabilanz in Einklang bringen. So wird aus Licht ein aktiver Verbündeter, der nicht nur Tomaten gedeihen lässt, sondern auch eine Vision trägt: Landwirtschaft, die vor Ort entsteht, Verantwortung übernimmt - und den CO-Footprint nicht als Randnotiz, sondern als zentrales Kriterium begreift.



Das Licht von morgen wird präzise, intelligent und nachhaltig sein. Und es wird den Anspruch erheben, mehr zu sein als eine technische Notwendigkeit: Es wird zum Symbol einer Landwirtschaft, die sich nicht nur dem Ertrag, sondern auch dem Planeten verpflichtet fühlt.



V.i.S.d.P.:



Dipl.-Soz. tech. Valentin Jahn

Techniksoziologe& Zukunftsforscher



Über den Autor - Valentin Jahn



Valentin Jahn ist Unternehmer, Zukunftsforscher und Digitalisierungsexperte. Mitüber 15 Jahren Erfahrung leitet er komplexe Innovationsprojekte an der Schnittstelle von Technologie, Mobilität und Politik - von der Idee bis zur Umsetzung.

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