{"id":224371,"date":"2020-06-12T12:00:08","date_gmt":"2020-06-12T10:00:08","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=224371"},"modified":"2020-06-12T12:00:08","modified_gmt":"2020-06-12T10:00:08","slug":"vertical-farming-koennte-die-gemueseproduktion-in-die-urbanen-zentren-holen","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/vertical-farming-koennte-die-gemueseproduktion-in-die-urbanen-zentren-holen\/","title":{"rendered":"Vertical Farming k\u00f6nnte die Gem\u00fcseproduktion in die urbanen Zentren holen"},"content":{"rendered":"

Vertical Farming<\/em> k\u00f6nnte gleich mehrere Probleme l\u00f6sen. Vor allem aber w\u00fcrde es die Gem\u00fcseproduktion in die urbanen Zentren holen, wo die Mehrheit der globalen Bev\u00f6lkerung lebt. Indoor k\u00f6nnte man das ganze Jahr \u00fcber Gem\u00fcse produzieren \u2013 auch au\u00dferhalb der Saisonen. Dadurch w\u00fcrden Transportwege wegfallen und man k\u00f6nnte B\u00f6den wieder der Natur \u00fcberlassen und so die Artenvielfalt f\u00f6rdern.<\/p>\n

Bestehende Vertical Farming<\/em> Systeme sind zwar automatisiert, erfordern aber immer noch manuelle Eingriffe. Um sie industrief\u00e4hig zu machen, braucht es K\u00fcnstliche Intelligenz<\/em> (KI), sagt Markus Tauber<\/a>, Leiter des Forschungscenters Cloud und CPS Security<\/em><\/a> und Studiengangsleiter des Masters Cloud Computing Engineering<\/a><\/em> an der Fachhochschule Burgenland<\/a><\/em>. Aktuell ist er am Forschungsprojekt Agri-Tec 4.0<\/em> beteiligt und will Vertical Farming<\/em> auf das n\u00e4chste Level heben.<\/p>\n

Auch interessant:<\/strong> Kl\u00e4ranlagen als wertvolle Ressource f\u00fcr den Gem\u00fcseanbau in Gew\u00e4chsh\u00e4usern<\/a><\/p>\n

Mit Vertical Farming<\/em> kann man an jedem Ort der Welt Gem\u00fcse anbauen. Wie das geht, zeigt die kleine Versuchsfabrik, die eigens f\u00fcr das Forschungsprojekt entwickelt wurde: Ein 2,5 x 3 x 2,5 Meter gro\u00dfer Kubus, der doppelwandig ist und lichtdicht isoliert. Im Kubus braucht man keine Sonne. Licht- und Temperaturverh\u00e4ltnisse sind steuerbar. Weil der Anbau auf Aeroponik basiert, braucht man nicht einmal Erde \u2013 und nur ein Bruchteil der Wassermenge aus dem herk\u00f6mmlichen Anbau. Aeroponik bedeutet, dass die Wurzeln der Pflanzen in der Luft h\u00e4ngen und mit Wasser bespr\u00fcht werden. Das Wasser ist mit N\u00e4hrstoffen versetzt und die Pflanzen wachsen wesentlich schneller als in Erde.<\/p>\n

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Vertical Farming im Versuchslabor (c) Agri-Tec 4<\/figcaption><\/figure>\n

K\u00fcnstliche Intelligenz<\/h3>\n

Der Bew\u00e4sserungsroboter im Cubus stammt vom Industriepartner PhytonIQ<\/em> Technology.<\/a> Das junge Unternehmen entwickelt die Technologien seiner Anlagen selber und bietet diese auch an. Co-Gr\u00fcnder Martin Parapatits berichtet von dem weltweiten Trend, Vertical Farming<\/em> und K\u00fcnstliche Intelligenz zu verbinden: \u201eGro\u00dfe Player investieren, aber es gibt noch keine fertige L\u00f6sung\u201c. Der Gem\u00fcseanbau erfordert agile und flexible Produktionsstrukturen, die durch traditionelle Automatisierung nicht erreicht werden k\u00f6nnen. Tauber und sein Team bringen ihre Expertise in Sensoren und Vernetzung von Sensoren ein. Sie wollen das optimale Pflanzenwachstum mit Computer-Algorithmen sichern. Zus\u00e4tzlich wollen sie die Datensicherheit sicherstellen.<\/p>\n

\u201eVertical Farming<\/em> bringt Versorgungssicherheit und macht nur Sinn im gr\u00f6\u00dferen Rahmen. Bei gro\u00dfen Fl\u00e4chen kann man nicht jedes Pfl\u00e4nzchen h\u00e4ndisch einstellen. Wir beantworten die mathematischen Fragen auf Basis der Informatik.\u201c Markus Tauber<\/p><\/blockquote>\n

Eigenschaften von Pflanzen verst\u00e4rken<\/h3>\n

Die Anforderungen an die intelligente Steuerung von Vertical Farming<\/em> sind vielf\u00e4ltig: Neben den schon genannten Parametern Licht, Temperatur, N\u00e4hrstoffe und Bew\u00e4sserung, muss auch der Wind laufend koordiniert werden. \u201eWind ist ein nat\u00fcrlicher Stressfaktor f\u00fcr Pflanzen. Er bewirkt, dass sich der Stengel der Pflanze verst\u00e4rkt und sie sich aufrichtet, erkl\u00e4rt Parapatits. \u201eEin \u00e4hnlicher Effekt ist auch bei Sonneneinstrahlung zu beobachten: Wenn eine Pflanze im Schatten ist, w\u00e4chst sie so schnell wie m\u00f6glich der Sonne entgegen; entweder nach oben, oder indem sie zur Seite ausweicht. Diese Eigenschaft kann man im Vertical Farming<\/em> auch nutzen – indem man sie steuert. Unter dem Einfluss von Windventilation oder verschiedenen Lichtwellenl\u00e4ngen kann man Pflanzen klein und buschig halten oder gro\u00df und schlank wachsen lassen. Gleichzeitig trocknet die Luftbewegung die Umgebung der Pflanzen aus. Dadurch reduziert sich das Schimmelrisiko und das Abatmen der Pflanze wird gef\u00f6rdert.\u201c<\/p>\n

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Aeroponik Wurzelansicht (c) PhytonIQ GmbH<\/figcaption><\/figure>\n

Vorbild: Menschliches Nervensystem<\/h3>\n

Er und sein Team fokussieren kleine Regelkreise, die wie Nervensysteme im menschlichen K\u00f6rper funktionieren. Als Beispiel nennt er den Fight and Flight Response<\/em><\/a> (Walter Cannon, 1915). Dieser versetzt den K\u00f6rper in die Lage auf Gefahr zu reagieren. Wenn das Stresshormon steigt, flie\u00dft mehr Blut in die Muskeln als in das Verdauungssystem. Sobald das Stresshormon sinkt, reguliert sich der Blutfluss wieder und das Blut flie\u00dft wieder in das Verdauungssystem. Diesen Effekt k\u00f6nne man auch bei Pflanzen beobachten, so Tauber: \u201eEs gibt Parameter, die auf die Umgebung einwirken und eine Reaktion erfordern. Ist die Pflanze zu d\u00fcnn, so braucht es mehr Wind. In unserem Kubus ist dies ein autonomes Element oder auch ein Regelkreis.\u201c<\/p>\n

\u00dcberwachung mit Bilddaten<\/h3>\n

Beim Menschen ist das Nervensystem f\u00fcr die Steuerung der K\u00f6rperreaktionen zust\u00e4ndig. Im selbstadaptierenden System des Regelkreises ist es die MAPE-K<\/em> Architektur, in der alle f\u00e4lligen Aktionen auf f\u00fcnf Punkten basieren: \u00dcberwachung, Analyse, Planung und Durchf\u00fchrung sowie vorhandenes Wissen. \u201eIm Fall der Windsteuerung \u00fcberwachen wir die Entwicklung der Pflanze \u00fcber den Sensor und unser Wissen. Dazu nutzen wir Bilddaten. Wobei wir die Information von der Dicke und Neigung des Stengels ableiten. Ab einer gewissen Dicke und Neigung braucht es wieder mehr Wind\u201c, erkl\u00e4rt Tauber.<\/p>\n

Open Source Projekt<\/h3>\n

Agri-Tec 4.0<\/em> ist Grundlagenforschung zum Thema Vertical Farming<\/em>. Beforscht werden die vernetzten autonomen Elemente (Regelkreise) und inwieweit diese mit anderen Technologien kombiniert werden k\u00f6nnen \u2013 wie machine learning<\/em> und neuronale Netze. In Kooperation mit dem AIT<\/em> Austrian Institute of Technology<\/em><\/a> soll \u00fcberpr\u00fcft werden, ob die Sicherheitskriterien beim Einsatz von MAPE-K<\/em> eingehalten werden k\u00f6nnen. \u201eSicherheit und Vertrauen in Daten ist wichtig\u201c, betont Tauber. Die TU Wien<\/em> <\/a>tr\u00e4gt mit ihrer Expertise in Internet of Things (IOT) Infrastruktur<\/em> bei. Das Projekt l\u00e4uft \u00fcber zwei Jahre. Die Ergebnisse werden open source ver\u00f6ffentlicht.<\/p>\n

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Wasabiproduktion (c) PhytonIQ GmbH<\/figcaption><\/figure>\n

Aeroponik als das wassersparsamste System<\/h3>\n

Der Industriepartner PhytonIQ<\/em> Technology m\u00f6chte die Ergebnisse nutzen, um K\u00fcnstliche Intelligenz in seine industrielle Software zu integrieren. Bis das System erprobt und marktf\u00e4hig ist, wird es noch circa vier Jahre dauern. Das Unternehmen baut Wasabi und Microgreen f\u00fcr Kunden aus Gastronomie und Gesundheitsindustrie an. Die Anlage hat eine Fl\u00e4che von 1200 Quadratmeter und die Beete laufen \u00fcber drei bis f\u00fcnf Etagen.<\/p>\n

F\u00fcr Parapatits ist der Aspekt der Wasserersparnis zentral. Zum einen weil es Regionen gibt, die sehr trocken sind und zum anderen, weil Wasser eine zunehmend knappe Ressource ist. Aeroponik ist derzeit das wassersparsamste System. Ein Effekt, den er mit einem rezirkulierenden System noch steigert: Das mit N\u00e4hrstoffen angereicherte Wasser bleibt mehrere Wochen in einem Kreislaufsystem in Verwendung. Erst dann wird es gewechselt. Parapatits: \u201eWir arbeiten schon an verschiedenen L\u00f6sungen, das Wasser noch weiter verwenden zu k\u00f6nnen.\u201c Da verschiedene Pflanzen verschiedene Anforderungen haben, kommen auch Hydroponik und Vliestechnik zur Anwendung.<\/p>\n

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Interdisziplin\u00e4res Doktorats-Kolleg will Smart Farming auf \u00f6kologischer Basis entwickeln<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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