Effizientes Urban Farming mit zentraler Stromversorgung

Seit jeher ist der Mensch bemüht, die Erträge seines Gartens von den Launen des Wetters unabhängig zu machen. Die Verlagerung der Produktion in geschützte Gewächshäuser war dabei ein großer Fortschritt. Der nächste Quantensprung steht nun mit der permanenten Verwendung von Kunstlicht an. Es optimiert die biologischen Prozesse und macht den Anbau auf mehrstöckigen Flächen möglich. Als „Urban Farming” verlagert sich so die Nahrungsmittelproduktion wieder in die städtischen Ballungszentren, in unmittelbare Nähe zum Verbraucher.¬ Für diese innovative Art des Gärtnerns liefert FORTEC Power die passenden Stromversorgungen und das nötige Know-How.

Präzise gesteuerte Beleuchtungen, die sich an den Wachstumsbedürfnissen der jeweiligen Nutzpflanzen orientieren, sind der entscheidende Faktor für den wirtschaftlichen Erfolg von sogenannten CEA-Anlagen (Controlled Environment Agriculture). Pflanzenspezifisch eingestellte Farbtemperaturen und ein optimaler Tag- und Nachtzyklus steigern die Erträge und verhelfen zu kürzeren Erntezyklen. Der Anbau auf mehreren Ebenen übereinander reduziert zudem den Flächenverbrauch drastisch. Damit wird der Anbau in unmittelbarer Nähe der Verbraucher, etwa in Supermärkten oder großen Wohnanlagen profitabel. Dank „Urban Farming” kann sich die Stadtbevölkerung mit frischen Lebensmitteln aus der Nachbarschaft versorgen. Das reduziert den Aufwand für Transport und Kühlung und verringert insgesamt den ökologischen Fußabdruck.

Für den wirtschaftlichen Erfolg ist ausschlaggebend, dass Leuchtmittel, Stromversorgung und Steuerung effizient genutzt werden und auf dem neuesten Stand der Technik sind. Mit ausgefeilten Stromversorgungskonzepten kann ein entscheidender Wettbewerbsvorteil in einem umkämpften Markt erreicht werden.

Üblicherweise werden LED-Leuchten und ihre Stromversorgung, der LED-Treiber, als eine Einheit angesehen. In CEA-Anlagen ist es allerdings aus mehreren Gründen von Vorteil, alle Leuchtkörper einer Pflanzenart durch ein zentrales Netzteil mit elektrischer Energie zu bedienen (Abb.1). Weil Netzspannungs- und Steuerleitungen so nicht separat zu jeder Lampe gelegt werden müssen, reduziert dies schon bei der Installation Kosten und Aufwand erheblich. Auch das Warten der Anlage im Betrieb gestaltet sich so einfacher. Die gesamte Anlage kann von einer Zentrale aus überwacht und gesteuert werden. Je nach Anforderungen des Betriebs und der Pflanzenart lassen sich individuelle Beleuchtungszyklen programmieren. Im Rahmen von Remote Monitoring sogar via Internet und Cloud.

Durch die räumliche Trennung von LED-Leuchten und ihren Treibern müssen letztere auch nicht aufwändig gegen die hohe Luftfeuchtigkeit am Ort des Geschehens geschützt werden. Im Gegenzug sind auch die Pflanzen weniger unerwünschten Wärmeeffekten ausgesetzt. Entsteht die Verlustwärme der Spannungsversorgung im Schaltschrank oder Steuerungsraum kann sie sogar für weitere betriebliche Zwecke genutzt werden. Als zentrale Stromversorgung können zudem Hochleistungs-Netzteile eingesetzt werden. Deren Wirkungsgrad ist deutlich effizienter als der dezentraler LED-Treiber. Auch dadurch entsteht insgesamt weniger Verlustwärme, was den Aufwand für die Klimatisierung in der Umgebung der Stromversorgung zusätzlich reduziert.

Exakt für solche Einsatzgebiete hat FORTEC Power die innovativen Stromversorgungssysteme der LCM4000HV-Familie aus dem Hause Advanced Energy im Programm. Sie erfüllt alle Anforderungen die das „DesignLights Consortium” (DLC) in seinen „Technical Requirements for Horticultural Lighting” in der Version 2.1 aufgestellt hat. Mit einer Nennleistung von maximal 4000 W und einem Wirkungsgrad von bis zu 95 % bilden LCM4000HV-Module das Rückgrat mittlerer bis großer Beleuchtungssysteme im Gartenbau. Sie sind sowohl als Stand-Alone-Geräte, wie auch als Module für das 19”-Racksystem erhältlich. Jedes 4 kW Modul liefert als eine flickerfreie Stromquelle bis 16 Ampere, bei einer Ausgangsspannung zwischen 100 V DC und 300 V DC. Die hohe Betriebsspannung ermöglicht eine kostengünstige Standardverkabelung bei minimalem Spannungsabfall selbst über große Entfernungen. Im zugehörigen Rack-Einschub finden bis zu drei einphasige LCM4000HV-Module Platz. Der Rack-Einschub wird dreiphasig versorgt. Für große Anlagen können bis zu zehn Racks mit einer Gesamtleistung von 120 kW in einem Serverschrank kombiniert werden. Die einzelnen AC/DC-Wandler sind „Hot-Swap“ fähig, das ermöglicht eine schnelle Skalierbarkeit und erleichtert Installation und Wartung ungemein. Zahlreiche analoge und digitale Schnittstellen stehen für Kontrolle und Steuerung mit allen üblichen Datenaustauschprotokollen bereit.