Die Vertical Farm

Eine vertikale Farm schafft Produktivität auf kleiner Fläche. Fisch- und Gemüseproduktion finden ganzjährig in einer geschlossenen Halle statt. Jede Kultur verfügt dabei über eine eigene Klimazone. Die Anlage kombiniert ein abgekoppeltes Aquakultursystem mit vertikalen Hydroponik-Modulen, die in mehreren Ebenen übereinander angeordnet sind.

Eigenarten der Vertikalen Farm

Die vertikale Farm benötigt viel Strom, aber nur wenig Wärme. Da die LED-Beleuchtung sowohl Licht als auch Wärme liefert, sind die Energiekosten ein entscheidender Faktor für die Wirtschaftlichkeit. Der Verzicht auf Sonnenlicht und die hohen Anfangsinvestitionen führen zu besonderen Anforderungen an das Geschäftsmodell. Die vertikale Anordnung der Anbauflächen ermöglicht eine hohe Produktionsdichte auf kleinem Raum – ein klarer Vorteil in urbanen Gebieten mit begrenzter oder teurer Fläche.

Gebäude und Technik

Aquakultur und Hydroponik erfordern meist ein Raum-in-Raum-Konzept, in dem spezifische Klimazonen aufrechterhalten werden. Ein solches Konzept lässt sich auch in bestehende Gebäude integrieren, sofern sich die klimatischen Anforderungen umsetzen lassen. In solchen Fällen werden die unterschiedlichen Arbeits- und Produktionsbereiche entsprechend angepasst. Büro- und Lagerräume können dagegen flexibler in das Gesamtkonzept eingebunden werden.

Die präzise Klimasteuerung reguliert Temperatur und Luftfeuchtigkeit, während überschüssige Feuchtigkeit zurückgewonnen wird. Im Gegensatz zu Gewächshäusern erfolgt hier der gesamte Luftaustausch durch ein zentrales Belüftungssystem. Dabei reinigen Filter die Zuluft und Notfallsysteme sichern den Betrieb bei Ausfällen. Dadurch wird ein stabiles Mikroklima geschaffen, das gleichbleibende Qualität und hohe Erträge gewährleistet.

Die Hydroponik-Anbausysteme minimieren den Bedarf an Nährlösung, Sensoren überwachen den pH-Wert, die elektrische Leitfähigkeit und die CO₂-Konzentration. Optional kann eine CO₂-Quelle genutzt werden, um die Konzentration auf ca. 1.000 ppm anzuheben und so das Pflanzenwachstum zu fördern.

Leichtbauhalle mit ansprechendem Eingangsbereich: Beispiel für Hallen-Gestaltungsmöglichkeiten.
Eine Leichtbauhalle lässt sich auch mit einem ansprechenden Eingangsbereich versehen
Grundriss des Hydroponikteils einer Vertical Farm mit Wachstumskammer, Aufzucht, Technik und Verarbeitung.
Grundriss und Seitenansicht mit den verschiedenen Arbeitsbereichen

Aquakultur

In der Aquakulturzone lassen sich verschiedene Arten von Aquakulturen realisieren. Im Gegensatz zu universellen Kunststoff-Rundtanks werden im vorliegenden Anlagenbeispiel Forellen bei ca. 16°C in Langstrombecken gemästet. Diese Becken sind effizient in der Flächennutzung, temperaturstabil und ermöglichen eine einfache Strömungserzeugung. Aufgrund der erheblichen Temperaturunterschiede zwischen Fisch- und Pflanzenkultur ist das Aquakultursystem abgekoppelt.

Auch hier überwachen Sensoren kontinuierlich Wasserparameter wie Sauerstoffgehalt, Temperatur, pH-Wert und Leitfähigkeit.

Automatisierung

Neben Klimakontrolle, Nährstoffversorgung und Nährstoffgehalt der Nährlösung wird auch die LED-Beleuchtung auf die Bedürfnisse der Kulturen abgestimmt und ermöglicht flexible Anpassungen von Lichtintensität, Spektrum und Zyklen. Automatisierte Fütterungssysteme dosieren das Futter in der Aquakultur entsprechend dem Gewichtszuwachs der Fische. Alarmsysteme erkennen Abweichungen in der Temperatur oder Probleme in der Wasserqualität und ermöglichen schnelles Eingreifen. Diese Technologien reduzieren den manuellen Arbeitsaufwand erheblich und verbessern die Effizienz der Produktion.

Produktivität einer Vertical Farm: Tabelle mit Ertragsdaten für Salat und Kräuter auf 3.600 m² Anbaufläche.
Beispiel für die Produktivität einer 3.600 m² vertikalen Farm in der Leichtbauhalle
Produkt Anbaufläche / Mastdauer Sätze / Besatzdichte Ertrag (küchenfertig) Ertrag (geräuchert)
Hydroponik
Kopfsalat 3.306 qm 22.8 3.295.666 Stk
Basilikum 3.306 qm 15 65.900 kg
Aquakultur
Forelle 232 Tage 40 kg 18.773 kg 3.960 kg

Fazit

Die vertikale Farm vereint innovative Technologien mit Nachhaltigkeit und Ressourcenschonung, erfordert jedoch hohe Anfangsinvestitionen. Sie bietet eine Lösung für die ganzjährige Produktion hochwertiger Lebensmittel und kann flexibel an lokale Gegebenheiten angepasst werden. In Kombination mit einer umweltfreundlichen Energiequelle sowie dem Fokus auf Effizienz, Produktqualität und Umweltfreundlichkeit setzt eine solche Anlage Maßstäbe in der modernen Landwirtschaft.

Vegetationskammer einer Vertical Farm mit Salatkulturen auf sechs Ebenen unter Kunstlicht.
Blick in die Vegetationskammer
Leichtbauhalle mit Büroanbau: Standort für eine geplante Vertical Farm.
Halle mit Büroanbau aus Porobeton-Elementen