Blick hinter die Kulissen: Industrielle Großzuchtanlagen

Fünf Dinge braucht es, damit eine Pflanze zu dem wird, was wir an ihr Schätzen und mitunter seit Jahrhunderten schon nutzbar machen: Substrat (Es gibt auch substratfreie Anbaumethoden, diese sind aber sehr aufwändig und erfordern viel Fachwissen.), Nährstoffe, Wasser, Temperatur und Licht. Den Faktoren Nährboden und Nährstoffe wird in kommerziellen Zuchtumgebungen in Form speziell aufbereiteter und angereicherter Substrate ausreichend Rechnung getragen. Wasser ist meist auch genügend vorhanden und die Temperatur kann durch geeignete Maßnahmen ebenso reguliert werden. Die Aufzucht steht und fällt also in erster Linie mit der korrekten Beleuchtung.

1. Neue Perspektiven dank LED

Wie schon gesagt steht Wasser in unseren Breiten ganzjährig in ausreichendem Maße zur Verfügung. Doch wie sieht es mit den Lichtverhältnissen aus? Hier blieb die Industrie lange Zeit eine hinreichend effektive Lösung schuldig. Erst vor wenigen Jahren wurde die neue Technologie entwickelt, die mittlerweile den Markt für Pflanzenlampen revolutioniert hat und zum Standard in industriellen Großanlagen geworden ist. Selbst jeder Hobbygärtner ist seitdem in der Lage, mithilfe von LED-Technik sein eigenes kleines Gewächshaus auf der heimischen Fensterbank selbst in der lichtärmeren Herbst- und Winterperiode effektiv zu betreiben. Es hat sich ein junger Markt mit etlichen Offline und Online Grow Shops etabliert, die sich auf Anzucht und Kultivierung von Nutzpflanzen wie Tomaten, Salat und lichtintensiven Zierpflanzen spezialisiert haben. Sie vermitteln das nötige Know-how und vertreiben die nötigen Gerätschaften.

Hierbei fällt LED-Beleuchtungssystemen eine Schlüsselrolle zu, die als LED-Grow-Lampen auf dem Pflanzenbeleuchtungssektor Maßstäbe gesetzt und die Herausbildung einer Hobby-Homegrow-Community erst ermöglicht haben. Energieeffizient, anspruchslos im Betrieb und nahezu frei von Abwärme, eröffneten LED-Grow-Lampen für ambitionierte Selbstversorger völlig neue Perspektiven.

1.1 Die Bedeutung von LED und die industrielle Nutzung

Der LED-Begriff stammt aus dem Englischen und steht für »light emitting diode«, zu Deutsch »Leuchtdiode«. Fließt Strom in korrekter Polarität durch die Diode, erfolgt die Umwandlung in Lichtenergie. Dabei entstehen je nach Zusammensetzung der Kristallverbindungen unterschiedliche Farben.

Werden Kristallverbindungen in Leuchtdioden miteinander vermischt, können verschiedenste Farbschattierungen und Helligkeitsstufen erzielt werden, was sich die Industrie zunutze macht. Die Farbe Weiß etwa wird aus Blau-, Rot- und Gelbanteilen gemischt. Neuartige Beschichtungsverfahren wie das »Chip Level Coating«-Verfahren (CLC) tragen zu einer stärker homogenen Lichtabbildung bei, indem hierbei hauchdünne Phosphor-Schichten auf den Chip aufgetragen werden.

Die Variabilität in den Farb-Mischungsanteilen macht sich die Pflanzzucht-Industrie seit Jahren zunutze, indem einzelne Grow-LED-Einheiten in Batterien von bisweilen mehreren Hundert unterschiedlicher LEDs zusammengestellt werden. Je nach Verwendungszweck werden so spezielle Spektren gestaltet. Für ein kompaktes Wachstum werden in der Regel höhere Blauanteile bevorzugt, für die Blütenbildung ist ein rötliches Spektrum sinnvoller. Allerdings werden auch zahlreiche Spezialleuchten mit einem Allround-Spektrum eingesetzt.

1.2 LED-Energiesparwunder machen auch ökologisch Sinn

Neben ökonomischen Aspekten wie etwa die einer drei- bis viermal höheren Lebensdauer von LEDs im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtstoffröhren – Betriebsstunden von über 50.000 Stunden sind keine Seltenheit – oder Stromersparnissen von 50 Prozent und mehr gegenüber bisherigen Lichttechniken, schätzen viele Grow-Betriebe auch die umweltfreundlichen Aspekte:

In dem hart umkämpften Markt sind diese Faktoren von besonderer Bedeutung. Alle genannten Punkte haben ein Kosteneinsparpotenzial bei der gewerblichen Pflanzenzucht, weil ausgediente LEDs zusammen mit anfallendem Elektroschrott kostensparend im Hausmüll oder im gewerblichen Industriemüll entsorgt werden können.

1.3 Temperaturneutral und energieeffizient

Während die traditionelle Glühbirne noch rund 90 Prozent ihrer elektrischen Energie in Wärme und nur zehn Prozent in Licht umsetzte, ist das Verhältnis bei LED-Lampen nahezu umgekehrt. Früher mussten aufwendige Kühlungs- und Belüftungsvorrichtungen zusätzlich installiert werden, um eine zu hohe Abwärme der Leuchtstoff- und Neonröhren-Aggregate zu kompensieren. Dank der neuen LED-Technik entfallen derartige Vorrichtungen und damit verbundene Kosten in einem Großzuchtbetrieb vollends. Als positiver Nebeneffekt werden schädliche Temperaturschwankungen durch die weitgehende Temperaturneutralität der LED-Beleuchtungsanlagen vermieden.

1.4 LED-Stärke und Pflanzenabstand

Kommerzielle Züchter sind darauf bedacht, mit den eingesetzten Mitteln einen möglichst hohen Ertrag zu erzielen. Daher werden sie den Pflanzen genau so viel Licht zu Verfügung stellen, wie es wirtschaftlich am sinnvollsten ist. Weil die meisten Pflanzen einen Lichtsättigungspunkt haben, ab dem kein zusätzliches Licht mehr verarbeitet wird, gebietet sich eine Bestrahlung unterhalb dieses Wertes. Zudem ist es so, dass das Verhältnis von zugeführtem Licht und aufgebauter Pflanzenmasse nicht durchgängig linear ist. Ab einem bestimmten Punkt wird immer weniger zusätzliches Licht verwertet.

Bei C3-Pflanzen liegt dieser Punkt bei ungefähr 400 µmol/(s•m²). Ab etwa 600 µmol/(s•m²) wird eine zusätzliche Erhöhung der Lichtmenge ohne zusätzliche Begasung keinen wirtschaftlichen Vorteil mehr erbringen. Kurzum, kommerzielle Anlagen werden individuell eingemessen, um den maximalen Nutzen zu erlangen.