Als Dachverband wollen wir unseren Vereinen eine professionelle, individuelle und effiziente Lösung bieten, um dauerhaft hochwertiges Cannabis bereitzustellen. Deshalb haben wir das Unternehmen Airbend als Partner in Erwägung gezogen, da es zu den wenigen deutschen Firmen gehört, die Klima- Komplettlösungen anbieten. Die Konkurrenz kommt hauptsächlich aus den Niederlanden, wir bevorzugen aber, gerade in Zeiten von Krisen, die Zusammenarbeit mit einem deutschen Unternehmen. Wir möchten hier noch darauf hinweisen, dass wir gemeinsam mit Airbend noch daran arbeiten, eine passende Lösung zu finden.
Unser Hauptaugenmerk bei der Cannabisproduktion liegt auf der Nutzung eines professionellen Indoor-Gewächshauses, das jedoch durch den Anbau im Freien ergänzt werden soll.
Der Artikel wurde freundlicherweise von Michael Huber, dem Geschäftsführer von Airbend, verfasst. Wir freuen uns auf die Zusammenarbeit mit einem so erfahrenen Experten! Bei Fragen könnt ihr euch direkt an Airbend wenden.
Indoor-Grow und Anforderung an die Klimatechnik
Aktuell entstehen in Deutschland viele Cannabis Social Clubs bzw. Anbauvereinigungen. Sie alle beginnen bereits jetzt mit den Planungen ihrer eigenen Cannabisproduktionsstätte. Mit welchen klimatechnischen Herausforderungen wird ein Club konfrontiert, der eine solche Growanlage realisieren will und was muss er beachten? Dieser Artikel soll die allgemeinen Anforderungen an die Klimatisierung von Indoor-Growanlagen erläutern.
Inhaltsverzeichnis
1. Wieso sollte man sich für Indoor-Grow entscheiden?
Seit jeher versucht man, die optimalen Bedingungen auszumachen, um Pflanzen möglichst ertragreich zu kultivieren. Zu Beginn entschied einzig der Standort über Erfolg und Misserfolg. Verbesserungen konnten erst durch Bewässerung und dann durch Düngung erreicht werden. Glashäuser konnten die Bedingungen zwar weiter optimieren, dennoch ist man nach wie vor in unseren Breitengraden von den Jahreszeiten abhängig. Dadurch ist oftmals nur eine Ernte pro Jahr realisierbar.
Möchte man sich jedoch auch von den Jahreszeiten und den damit zusammenhängenden natürlichen Sonnenstunden unabhängig machen, so landet man über kurz oder lang beim Indoor-Grow. Dieser bringt neben seiner vielen Vorteile jedoch auch viele Herausforderungen mit sich. Alle Bedingungen, die im Freien von Natur aus gegeben sind, müssen innen mit technischen Mitteln nachempfunden bzw. vom Betreiber zur Verfügung gestellt werden. Der technische Aufwand zur Klimatisierung von Indoor-Growanlagen ist groß und bedarf einer ausführlichen Planung unter Berücksichtigung aller Einflussfaktoren.
1.1 Komponenten einer Indoor-Growanlage
Ein Produktionsraum einer Indoor-Growanlage besteht im Wesentlichen aus einem fensterlosen Raum mit einer entsprechenden Pflanzenbeleuchtung, einem Bewässerungssystem und einem System zur Luftversorgung/-aufbereitung. Im Growroom werden die Pflanzen entweder auf Tischen oder in Regalen kultiviert. Der Raum an sich wird meist aus Sandwichpanelen gebaut und sollte möglichst hoch geplant werden. Je größer das Raumvolumen, desto stabiler verhält sich das Klima im Inneren. Klimakammern aus Sandwichpanelen besitzen gute wärmedämmende Eigenschaften und zusätzlich eine leicht zu reinigende Oberfläche.
2. Systeme zur Luftversorgung
Es stehen zwei Möglichkeiten im Bereich der Luftversorgung zur Verfügung. Die Schaffung eines Offenen oder eines Geschlossenen Systems.
Das Offene System tauscht die Raumluft vollständig oder teilweise mit der Außenluft aus. Zur Minimierung der Geruchsbelästigung im Außenbereich ist ein Aktivkohlefilter unbedingt notwendig.
Von einem Geschlossenen System spricht man, wenn kein Luftaustausch mit der Außenluft stattfindet. Ein Klimagerät übernimmt hier die Umwälzung und Aufbereitung der Raumluft. Hinter beiden Varianten steht die Idee, den zu kultivierenden Pflanzen ein perfektes Klima für Wachstum und Entwicklung zur Verfügung zu stellen. Die Idealbedingungen der meisten Pflanzen sind bekannt und wissenschaftlich belegt.
Die Herausforderung für den Betreiber einer Indoor-Growanlage besteht nun also darin, diese Idealbedingungen künstlich zu erschaffen. Gelingt ihm das, so erhält er höhere Erträge als es ihm in der freien Natur bzw. im Glashaus möglich wäre. Zusätzlich erhält er durchgängig homogene Qualität. Dies bringt Planungssicherheit mit sich und ist unverzichtbar für eine industrielle Produktion. Gerade im industriellen Bereich sind gleichbleibende Qualität und verlässliche Quantität Voraussetzung, um am Markt zu bestehen.
2.1 Die Entfeuchtung
Ein Geschlossenes System ist auf Grund der erforderlichen Entfeuchtung energieaufwändiger als ein Offenes System. Im Geschlossenen System muss die Entfeuchtung ausschließlich technisch erfolgen, da Luft wieder zu 100% in den Raum zurückgeführt wird. Um die Raumluft zu entfeuchten, muss sie an einer kalten Oberfläche vorbeigeführt werden, damit dort die Feuchtigkeit kondensiert und abgeführt werden kann. Dabei kühlt sich die Luft aber weiter ab, als die Solltemperaturwerte des Growraums verlangen würden. Aus diesem Grund muss die Raumluft nach der Entfeuchtungsphase wieder aufgeheizt werden.
Beim Offenen System hingegen entfällt ein Großteil der Entfeuchtung, da die Abluft aus dem Raum zum Großteil durch Frischluft ersetzt wird. Es muss lediglich die Frischluft an die Sollwerte des Growraums angepasst werden, was mit einem geringeren Energieaufwand umgesetzt werden kann.
Mehr zur Entfeuchtung unter 4.1.
3. Höhere Erträge durch CO2
Ein Geschlossenes System eröffnet die Möglichkeit, den CO2-Gehalt der Raumluft künstlich zu erhöhen. Dies kann sich massiv auf den Ertrag auswirken.
Frische Luft hat eine CO2-Konzentration von ca. 400 ppm (parts per million). Eine Steigerung der Konzentration auf 700 ppm erhöht das Pflanzenwachstum bereits um bis zu 30%. In der industriellen Cannabis-Produktion wird mit einer CO2-Konzentration von bis zu 2.000 ppm gearbeitet.
Damit die Pflanze aber überhaupt eine erhöhte CO2-Menge aufnehmen kann, braucht sie Unterstützung. Die Erklärung hierfür findet sich in der Biologie: Die Pflanze kühlt sich über Transpiration selbst und verhindert so ein Überhitzen. Verschließbare Zellen, Stomata genannt, befinden sich auf der Blattunterseite und geben deshalb kontrolliert Wasser ab. Gleichzeitig nehmen die Stomata CO2 aus der Umgebungsluft auf. Soll die Pflanze mehr CO2 aufnehmen, so muss eine höhere Transpiration durch einen höheren Energieeintrag (Licht und Umgebungstemperatur) erfolgen.
3.1 CO2-Gehalt der Raumluft erhöhen
Es gibt mehrere Möglichkeiten, den CO2-Gehalt der Raumluft zu erhöhen. Für den industriellen Bereich sind jedoch nur zwei Systeme erwähnenswert. Zum einen werden CO2-Generatoren angeboten, welche durch das Verbrennen von Propangas das benötigte CO2 erzeugen. Ungewollte Nebenprodukte im Indoor-Grow sind Wasser und Hitze, welche durch die Verbrennung entstehen. Somit ist diese Art der CO2-Produktion in geschlossenen Systemen absolut ungeeignet. Die empfehlenswerte zweite Möglichkeit ist die Nutzung von CO2 aus einem Tank oder aus handelsüblichen CO2-Flaschen, welche die Klimainnengeräte über Leitungen versorgen. Die Einspeisung von CO2 in die Pflanzräume und die Kontrolle des Gehalts wird durch die Klimainnengeräte nach deren Sollwerteinstellung übernommen.
Neben der CO2-Regelung ist die Hauptaufgabe des Klimasystems die Steuerung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit in den Produktionsräumen. Je nachdem in welcher Phase sich die Pflanze befindet, ändern sich deren Ansprüche.
4. Verschiedene Räume, verschiedene Anforderungen
Eine Cannabis-Growanlage besteht im Wesentlichen aus Folgenden zu klimatisierenden Produktionsräumen: Mutter- und Stecklingsraum, Wachstums- und Blüteräume, sowie einem Trocknungsraum. Jeder dieser Räume setzt eine andere klimatische Bedingung voraus. So wird im Stecklingsraum, auch „Nebelraum“ genannt, eine hohe Luftfeuchtigkeit gefordert. Aus klimatechnischer Sicht bedeutet dies, dass in diesem Raum ein Luftbefeuchtungssystem ins Klimainnengerät integriert werden muss. In allen anderen Produktionsräumen steht die Entfeuchtung der Raumluft im Mittelpunkt.
4.1 Herausforderungen bei der Entfeuchtung
Um die Raumluftfeuchtigkeit konstant halten zu können, muss die Entfeuchtungsleistung des Klimasystems so groß ausgelegt werden, dass die anfallende Feuchtigkeit zum Entstehungszeitpunkt sofort wieder der Raumluft entzogen werden kann. Da die Transpiration der Pflanzen hauptsächlich in der Tagphase stattfindet, muss auch die Entfeuchtung zu diesem Zeitpunkt geschehen. Wird die Entfeuchtungsleistung für den Raum zu klein gewählt, so steigt die relative Feuchtigkeit im Laufe der Tagesphase unweigerlich an. Ein zu hoher Luftfeuchtigkeitswert birgt die Gefahr, dass sich Feuchtigkeit an den Pflanzen anheftet und dadurch Schimmel entstehen kann. In einer solchen Notsituation werden oftmals Luftentfeuchter zu Hilfe gezogen. Der große Nachteil solcher zusätzlicher Entfeuchtungsgeräte ist der hohe Wärmeeintrag, den sie durch die Entfeuchtung generieren. Dadurch wird die Anforderung an die Kühlleistung der Klimainnengeräte erhöht und auch oftmals überstiegen. Die Raumtemperatur kann folglich nicht gehalten werden. Ein richtig dimensioniertes Klimasystem verhindert ein Übersteigen der Raumsollwerte ohne zusätzliche Behelfsgeräte.
Grundsätzlich entfeuchtet jedes Klimagerät während des Kühlvorgangs. Während des Heizvorgangs wird die Entfeuchtung jedoch unterbrochen, da in Standardklimageräten in diesem Betriebszustand keine kalte Oberfläche zur Kondensation vorhanden ist. Die Pflanzen im Raum transpirieren jedoch nicht nur in der Tagphase, sondern zu einem gewissen Teil auch während der Nachtphase. Somit ist eine Entfeuchtung auch während dieser Phase erforderlich.
Der Markt bietet hierfür kaum passende Lösungen an. Entfeuchtungsleistungen, die von den Herstellern angegeben werden, sind oft irreführend. Wichtig ist es, darauf zu achten, in welchem Betriebspunkt diese Entfeuchtungsleistung erreicht werden kann.
Beispiel: Die Entfeuchtungsleistung wird bei 30°C und 80% relative Feuchte angegeben. Der Betreiber möchte jedoch als Zielbedingungen 27°C und 55% relative Feuchte. Er hat zu beachten, dass die Entfeuchtungsleistung der Geräte deutlich sinkt je weiter unterhalb sie vom angegebenen Auslegungspunkt betrieben werden. Eine auf den ersten Blick passende Anlage kann in der Praxis unter Umständen die erforderliche Leistung nicht erbringen und zeigt sich im Nachhinein als nicht passend bzw. als unterdimensioniert. Für den Betreiber wäre dies der Worst-Case.
4.2 Zertifizierung und Betriebserlaubnis
Abgesehen von den technischen Auslegungen ist bei Klimaanlagen darauf zu achten, dass diese eine echte CE-Zertifizierung besitzen. Zukünftige Clubs werden von den Behörden regelmäßig geprüft und sollten bei der Anschaffung von Geräten und Maschinen auf solche Details achten, damit Ihnen die Betriebserlaubnis nicht entzogen wird.
5. Auf die Balance kommt es an
Ein funktionierendes Klimasystem, besonders im geschlossenen System, ist ein ausgewogenes System, bei dem alle Parameter aufeinander abgestimmt sein müssen. Verändert man eine Variable wie z.B. die Sollwerttemperatur, so erhöht sich dadurch automatisch der Feuchteeintrag durch die Pflanzen, was wiederum unweigerlich Auswirkungen auf das Gesamtsystem hat. Solange man sich im vordefinierten Auslegungsbereich der Klimatisierung bewegt, hat dies keine „spürbaren“ Auswirkungen. Wird die Anforderung überstiegen, gerät das Gesamtsystem aus dem Gleichgewicht.
Eine ausführliche Beratung und Begleitung in Planung und Umsetzung durch eine Fachfirma ist für den Bereich Klimatisierung einer Indoor-Growanlage absolut empfehlenswert und in den meisten Fällen auch zwingend erforderlich.
Bei einer Entscheidung für eine Klimalösung „von der Stange“, ist zu empfehlen, die Räume nach den zur Verfügung stehenden Klimaanlagen zu planen bzw. zu dimensionieren und nicht umgekehrt. Wird die Klimatisierung erst nach der Raumplanung gewählt, so muss der Betreiber oft mit unerwünschten Kompromissen oder Folgekosten rechnen.
Anders verhält sich das bei individuell geplanten Klimaanlagen. Diese können exakt auf die Anforderungen und die Gegebenheiten des Kunden angepasst werden. Sie vermeiden Kompromisse oder ungeplante Folgekosten.
5.1 Planung einer individuellen Indoor-Growanlage
Der Weg zu einer Individuellen Anlage ist durchaus umfangreich. Es wird mit der Datenerfassung begonnen. Hier müssen die Gegebenheiten und Möglichkeiten vor Ort erfasst werden. Zur Datenerfassung gehören die Beschreibung der Produktionsräume (Fläche, Volumen, Wände, Decke, Boden) und den erwarteten täglichen Feuchte- und Wärmeeintrag. Zusätzlich legt der Kunde die Zielbedingungen fest. Diese sollten die tatsächlichen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsansprüche abbilden. Große Reserven, vor allem nach unten, werden die Gesamtanlage deutlich verteuern, ohne dem Betreiber einen effektiven Nutzen zu verschaffen.
Um Ausfallsicherheit herzustellen, sollten alle unverzichtbaren Anlagenteile, wie z.B. Pumpen redundant ausgeführt sein. Sie arbeiten entweder zeitgleich mit jeweils 50 % der Leistung oder wechseln sich zyklisch ab. Sollte eine Komponente ausfallen, so übernimmt die Verbliebene die Arbeit, bis das defekte Bauteil ersetzt werden kann. Gerade in der aktuellen Situation sind viele Ersatzteile zum Teil erst nach vielen Wochen lieferbar. Bei Verzicht auf Redundanz riskiert der Betreiber einen wochenlangen Ausfall der Gesamtanlage.
Neben der optionalen Redundanz ist Wärmerückgewinnung absolut empfehlenswert. Durch einen geringeren Energiebedarf amortisieren sich die höheren Anschaffungskosten innerhalb kürzester Zeit.
Ein künftiger Bertreiber sollte sich außerdem Gedanken über Kühlmittel machen. Diese sind unterschiedlich in ihren Eigenschaften aber auch in der Umweltverträglichkeit. Die Unterschiede bei den Eigenschaften setzen meist unterschiedliche Bauarten der Kältemaschine voraus. Natürliche Kältemittel verteuern die Herstellungskosten der Kälteanlage, bringen aber auch oft staatliche Fördermöglichkeiten mit sich. Diese Förderungen sind in den meisten Fällen beträchtlich. Alle potenziellen Betreiber einer Indoor-Growanlage sollten sich unbedingt im Vorfeld hierzu informieren.
5.2 Die Kosten von individuellen Anlagen und Serienlösungen
Wurden alle Informationen zusammengetragen, kann mit der Planung/Auslegung der Klimaanlage begonnen werden. Dies kann je nach Größe der Anlage zwei bis drei Wochen in Anspruch nehmen. Erst danach ergeben sich die genauen Kosten, die bei einer Umsetzung anfallen würden.
Entscheidet sich der Interessent für die Realisierung, so kann mit dem Bau der Anlage begonnen werden. Die Fertigungsdauer hängt inzwischen oft von der Verfügbarkeit der Bauteile ab. Auftraggeber einer Growanlage sollten sich diesem aktuellen Umstand bewusst sein. Vom Beginn der Planung bis zum Aufbau am Zielort sollten je nach Aufwand und Umfang der Anlage aktuell mindestens 3 bis 6 Monate eingeplant werden.
Die deutlichsten Unterschiede von individuellen Anlagen zu Serienlösungen zeigen sich bei den Investitions- und Betriebskosten. Serienlösungen sind bei der Anschaffung im Vergleich günstiger als individuelle Anlagen, jedoch amortisieren sich die höheren Anschaffungskosten bei individuellen Anlagen durch einen geringeren Energiebedarf schnell wieder.
Als Faustregel gilt: Wer bei der Anschaffung mehr investiert, wird bei den Betriebskosten deutlich sparen.
6. Homogenität bei der Luftversorgung und -verteilung
Unabhängig davon, für welche Art von Klimatisierung die Entscheidung fällt, ist eine homogene Luftversorgung im Raum Grundvoraussetzung für eine gleichmäßige Entwicklung der Pflanzen.
Herkömmliche Kunststoffluftverteilerschläuche „von der Stange“ schränken durch ihre festgelegte Perforation die Längenwahl ein. Werden sie zu lang gewählt, so geht die Funktion einer gleichmäßigen Luftverteilung verloren. Je kürzer sie gewählt werden, umso härter sind die austretenden Luftstrahlen. Zudem bildet sich in Kunststoffschläuchen Kondenswasser, wodurch Schimmelbildung und ähnliches begünstigt wird. Da die zukünftigen gesetzlichen Anforderungen einen gewissen Hygienestandard fordern werden, sind solche Verunreinigungen im Luftverteilungssystem eines Growrooms ein absolutes No-Go und müssen unbedingt verhindert werden.
Lösung für die genannten Probleme bieten textile Luftverteilerschläuche. Diese werden per Laser passend für jeden Raum unter Berücksichtigung der zugeführten Luftmenge perforiert, damit ein gleichmäßiger Luftaustritt über die gesamte Länge gegeben ist. Diese Art von Luftverteilerschläuchen sind waschbar, können nach jedem Grow leicht abgenommen und in einer Waschmaschine gereinigt werden. Eine Kondenswasserbildung in diesen Schläuchen wird durch die Materialbeschaffenheit verhindert.
Um die Luftführung zu perfektionieren, sollten Abluftschächte miteingeplant werden. Wird darauf verzichtet, so wandert die Raumluft vom weitest entfernten Punkt der Luftverteilung zur Ansaugung des Klimageräts. Dabei erwärmt sie sich immer weiter und bringt unterschiedliche Temperaturbereiche im Growroom mit sich. Um jeglichen Zufall zu vermeiden, kann zur Planung der Luftführung eine CFD-Simulation der Luftströmung im Raum angewandt werden.
Für alle Wachstumsphasen der Pflanzen im Indoor-Grow die optimalen Parameter für einen Growroom zu gewährleisten ist also keine Kleinigkeit. Der Einsatz der richtigen Mittel und sorgfältig ausgewählte Partner helfen dabei, geplante Projekte zu realisieren und damit nachhaltige Erfolge zu erzielen.
