Projektbeschreibung

Forschungsgewächshaus der HU Berlin
(Foto: Katharina Bohm)

In Deutschland ist im Winter der Gewächs­hausanbau von Gurken und Tomaten aufgrund der relativ geringen Sonnen­einstrahlung nur mit Heizung und Beleuchtung möglich. Bezüglich der Licht­technik lassen je­doch die aktuellen End­kunden­-Strom­preise eine wirt­schaftliche Gemüse­produktion nicht zu. Gleichzeitig steigt der Anteil der erneuerbaren Energien an der Strom­erzeugung weiter an, wodurch mitunter starke Schwan­kungen bei der Einspeisung in das Strom­netz bzw. den Börsen­strompreisen entstehen. Kurz­fristige Schwan­kungen in der Strom­einspeisung können durch Regel­leistung ausgeglichen werden. Negative Regel­leistung wird benötigt, wenn mehr Strom erzeugt als verbraucht wird. Positive Regel­leistung dient dem Ausgleich von zu geringer Strom­erzeugung im Verhältnis zum Verbrauch. Daher werden zunehmend fle­xible Kapazitäten zur Strom­erzeugung, -speicherung und zum -verbrauch benötigt. Das Angebot von Regel­leistung ist bei ausreichender Fle­xibilität auch durch große Verbraucher möglich, wobei diese bei negativer Regel­leistung ein­geschaltet werden oder deren Leistung wird erhöht. Bei positiver Regel­leistung wird hingegen der Strom­verbrauch reduziert.

Forschungsgewächshaus der HU Berlin
(Foto: Ingo Schuch)

Große Gewächs­haus­anlagen haben das Potential, ihre Betriebsweise (v.a. zur Be­leuch­tung, Heizung­/Kühlung) den schwank­enden Börsen­strom­preisen anzupassen bzw. Regel­leistung anzubieten. Allerdings ist die Fle­xibilisierung der Energie­versorgung von pflanzen­baulichen Restrik­tionen abhängig, vor allem hin­sichtlich einer zulässigen Abkühlung im Gewächs­haus. So kann es bei reduzierter oder aus­geschalteter Heizung zur Tau­punkt­unter­schreitung mit ein­her­gehender Kondensation von Luft­feuchte an Pflanzen kommen. Dies kann wiederum phyto­sanitäre Probleme (wie Pilz­befall) verursachen oder pflanzen­physio­logische Prozesse negativ beein­flussen.

Im Forschungs­verbund ELGEVOS wird untersucht, wie sich die Strom­versorgung von großen Gewächs­häusern optimal an die zunehmenden Preis­schwankungen im Strom­markt anpassen lässt. Dabei liegt der Fokus auf einem möglichst günstigen Strom­einkauf am Spot­markt unter Wahrung pflanzen­baulicher Restrikt­ionen. Die Poten­tiale von zusätz­lichen Erlösen durch das Anbieten von Regel­leistung werden eben­falls bewertet. Bei der Ver­wendung von Zusatz­licht wird so nicht nur ein Ertrags­anstieg möglich, sondern auch die Aus­dehnung der Pro­duktion auf die Winter­monate, wobei jedoch Restrik­tionen bzgl. der Länge der Dunkel­phase oder des Wärme­eintrags zu beachten sind. Anderer­seits verringert das Ein­schalten von Lampen den Wärme­bedarf des Gewächs­hauses und Über­schüsse aus der Ver­strom­ung von er­neuer­baren Energien könnten zur CO2-­neutralen Heizung (im Winter) oder Kühlung (im Sommer) mit Elektro­wärme­pumpen dienen. Jedoch fällt der Zeit­punkt eines solchen Strom­bezugs erwartungsgemäß nur selten mit dem Zeit­punkt des witterungs­bedingten Heiz- und Kühlbedarfs zusammen. Daher sind Speicher­konzepte für Wärme und Kälte erforderlich, wobei auf Ergebnisse des ZINEG-Projekts (Entwicklung des Solar­kollektor­gewächshauses mit Wärme­pumpe und thermischen Speicher) zurück­gegriffen wird.



Ergebnisse

Die Ergebnisse des Projektes sind in der Animation dargestellt.


Projektdaten

Laufzeit 05/2015 - 07/2018
Auftraggeber Landwirtschaftliche Rentenbank
Zuständiges Ministerium Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft
Projektträger Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE)
Konsortium Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften der Humboldt-Universität zu Berlin (HUB), Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ), Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE)
Projektleitung Prof. Dr. Uwe Schmidt (HUB)


Projektpartner

Albrecht Daniel Thaer-Institut für Agrar- und Gartenbauwissenschaften der Humboldt-Universität zu Berlin (HUB)

Prof. Dr. Uwe Schmidt
Telefon +49 (0)30 2093 - 46410
u.schmidt (at) agrar.hu-berlin.de

Dr. Ingo Schuch
Telefon +49 (0)30 2093 - 46416
ingo.schuch (at) agrar.hu-berlin.de

Unter den Linden 6
10099 Berlin
Leibniz-Institut für Gemüse- und Zierpflanzenbau (IGZ)

Dr. Oliver Körner
Telefon +49 (0)33701 - 78355
koerner (at) igzev.de

Theodor-Echtermeyer-Weg 1
14979 Großbeeren

Fraunhofer-Institut für Energiewirtschaft und Energiesystemtechnik (IEE)

Britta Zimmermann
Telefon +49 (0)561 7294 - 203
britta.zimmermann (at) iee.fraunhofer.de

Königstor 59
34119 Kassel