Vertical Farming
- Titel
- Vertical Farming
- Autor/in
- Datierung
- 09.06.2023
- Beschreibung
- Acht Milliarden Menschen bestreiten ihren Alltag auf der Erde. Jedes Individuum hat Grundbedürf-nisse, die gestillt werden müssen. Die ökologischen Fussabdrücke hinterlassen ihre Spuren. Klima-wandel, Ernährungssicherheit und städtische Dichte sind grosse Anliegen, welche bereits heute stark diskutiert werden. Leider ist keine Besserung in Sicht, denn die steigende Weltbevölkerung lässt eher auf eine Verschärfung der Situation schliessen. Hierzulande bietet das neuartige System «Vertical Farming» eine Entschärfung des Problems. Dadurch können lokal und wetterunabhängig fast alle Nutzpflanzen angebaut werden. Dieses Konzept verringert Transportwege und senkt somit die CO2-Emissionen.
Auf den ersten Blick erscheint dieses System simpel und gut umsetzbar. Allerdings ist es nicht so tri-vial zu planen, da die Raumkonditionen für Pflanzen gelten. Aufgrund dessen benötigt es viel techni-sches und biologisches Fachwissen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer ausgeführten Anlage in Niederhasli. In erster Linie steht der Fokus in mögliche betriebliche sowie energetische Optimierungen rund um das Vertical Farming. An zweiter stelle sollen die Parameter für die Raumkonditionen definiert werden. Aufgrund dieser Parameter werden weitere Optimierungsmöglichkeiten eruiert.
Um eine vertiefte Analyse durchzuführen, wurden Systemgrenzen definiert. Sukzessive wurde der Analysebereich vom einzelnen Raum, zum Gebäude und auf die Umgebung erweitert. Um die Anlage und die Raumkonditionen zu verstehen, dient zuerst eine Analyse der Messwerte. Infolgedessen wird eine vereinfachte Energiebilanz erstellt, um einen Überblick der Energieflüsse zu erhalten. Anschlies-send wird eine Parameterstudie für eine detaillierte Jahresbilanz dienen. Dieses Vorgehen gilt für die beiden ersten Systemgrenzen. Die Umgebung wird nur konzeptionell behandelt. Es soll als Denkan-stoss für weiterführende Studien dienen.
Anhand der Methodik wurde die elektrische Endenergie berechnet. Daraus ergaben sich folgende Anteile: 87 % für die Beleuchtung, 10 % für den Kühlbedarf und 3 % für Hilfsenergie. Für den Wär-mebedarf ergab sich keine Endenergie, da die Abwärme der Kälterzeugung dafür diente. Aufgrund von optimierten Systemtemperaturen konnte der Kühlbedarf um 10 % gesenkt werden.
Das Vertical Farming ist eine Massanfertigung, welche in fast jedes Industriegebäude platziert werden kann. Für urbane Gebiete mit brachliegenden Gegenden ist es äusserst lukrativ. Die erarbeiteten Er-gebnisse können unter Umständen zu anderen Resultaten führen. Denn die Rahmenbedingungen für die Systemanalyse grenzte den Bearbeitungsprozess ein. Weitere Studien
über Photovoltaik-Anlagen, Fernwärmepotential und Korrelation mit Bürogebäuden können ebenfalls zu energetisch sinnvollen Konzepten führen.
Eight billion people live their daily lives on Earth. Everyone has basic needs that must be met. The ecological footprints leave their mark. Climate change, food security, and urban density are major concerns that are already intensely debated. Unfortunately, there is no improvement in sight, as the increasing world population suggests worsening the situation. In this country, the novel “Vertical Farming” system offers a mitigation of the problem. This means that all crops can be grown locally, regardless of the weather. This concept reduces transport distances and thus lowers CO2 emissions.
This system seems simple and easy to implement. However, it is not so simple to plan because of the space conditions for plants. Because of this, it requires a lot of technical and biological knowledge.
The present work deals with an implemented plant in Niederhasli. In the first place, the focus is on possible operational as well as energetic optimizations around vertical farming. Secondly, the parameters for the room conditions will be defined. Based on these parameters, further optimization possibilities will be elicited.
To perform an in-depth analysis, several system boundaries were defined. Gradually, the scope of analysis was extended from the individual room to the building and the surrounding area. An analysis of the measured values serves first to understand the system and the room conditions. As a result, a simplified energy balance is created to get an overview of the energy flows. Subsequently, a parameter study will serve as a detailed annual balance. This procedure applies to the first two system boundaries. The environment will only be treated conceptually. It shall serve as a thought-provoking impulse for further studies.
Based on the methodology, the final electrical energy was calculated. This resulted in the following shares: 87 % for lighting, 10 % for cooling demand, and 3 % for auxiliary energy. No final energy was calculated for the heat demand since the waste heat from the cold generation was used for this purpose. Due to optimized system temperatures, the cooling demand could be reduced by 10 %.
Vertical Farming is a custom-made system that can be placed in almost any industrial building. It is extremely lucrative for urban areas with fallow land. The results obtained may lead to other results. This is because the framework conditions for the system analysis limited the processing process. Further studies on photovoltaic systems, district heating potential, and correlation with office buildings can also lead to energetically reasonable concepts.
- Acht Milliarden Menschen bestreiten ihren Alltag auf der Erde. Jedes Individuum hat Grundbedürf-nisse, die gestillt werden müssen. Die ökologischen Fussabdrücke hinterlassen ihre Spuren. Klima-wandel, Ernährungssicherheit und städtische Dichte sind grosse Anliegen, welche bereits heute stark diskutiert werden. Leider ist keine Besserung in Sicht, denn die steigende Weltbevölkerung lässt eher auf eine Verschärfung der Situation schliessen. Hierzulande bietet das neuartige System «Vertical Farming» eine Entschärfung des Problems. Dadurch können lokal und wetterunabhängig fast alle Nutzpflanzen angebaut werden. Dieses Konzept verringert Transportwege und senkt somit die CO2-Emissionen.
- Urheberrechtshinweis
- Tahiri Donat, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Vertical Farming
- Beschreibung
- Acht Milliarden Menschen bestreiten ihren Alltag auf der Erde. Jedes Individuum hat Grundbedürf-nisse, die gestillt werden müssen. Die ökologischen Fussabdrücke hinterlassen ihre Spuren. Klima-wandel, Ernährungssicherheit und städtische Dichte sind grosse Anliegen, welche bereits heute stark diskutiert werden. Leider ist keine Besserung in Sicht, denn die steigende Weltbevölkerung lässt eher auf eine Verschärfung der Situation schliessen. Hierzulande bietet das neuartige System «Vertical Farming» eine Entschärfung des Problems. Dadurch können lokal und wetterunabhängig fast alle Nutzpflanzen angebaut werden. Dieses Konzept verringert Transportwege und senkt somit die CO2-Emissionen.
Auf den ersten Blick erscheint dieses System simpel und gut umsetzbar. Allerdings ist es nicht so tri-vial zu planen, da die Raumkonditionen für Pflanzen gelten. Aufgrund dessen benötigt es viel techni-sches und biologisches Fachwissen.
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit einer ausgeführten Anlage in Niederhasli. In erster Linie steht der Fokus in mögliche betriebliche sowie energetische Optimierungen rund um das Vertical Farming. An zweiter stelle sollen die Parameter für die Raumkonditionen definiert werden. Aufgrund dieser Parameter werden weitere Optimierungsmöglichkeiten eruiert.
Um eine vertiefte Analyse durchzuführen, wurden Systemgrenzen definiert. Sukzessive wurde der Analysebereich vom einzelnen Raum, zum Gebäude und auf die Umgebung erweitert. Um die Anlage und die Raumkonditionen zu verstehen, dient zuerst eine Analyse der Messwerte. Infolgedessen wird eine vereinfachte Energiebilanz erstellt, um einen Überblick der Energieflüsse zu erhalten. Anschlies-send wird eine Parameterstudie für eine detaillierte Jahresbilanz dienen. Dieses Vorgehen gilt für die beiden ersten Systemgrenzen. Die Umgebung wird nur konzeptionell behandelt. Es soll als Denkan-stoss für weiterführende Studien dienen.
Anhand der Methodik wurde die elektrische Endenergie berechnet. Daraus ergaben sich folgende Anteile: 87 % für die Beleuchtung, 10 % für den Kühlbedarf und 3 % für Hilfsenergie. Für den Wär-mebedarf ergab sich keine Endenergie, da die Abwärme der Kälterzeugung dafür diente. Aufgrund von optimierten Systemtemperaturen konnte der Kühlbedarf um 10 % gesenkt werden.
Das Vertical Farming ist eine Massanfertigung, welche in fast jedes Industriegebäude platziert werden kann. Für urbane Gebiete mit brachliegenden Gegenden ist es äusserst lukrativ. Die erarbeiteten Er-gebnisse können unter Umständen zu anderen Resultaten führen. Denn die Rahmenbedingungen für die Systemanalyse grenzte den Bearbeitungsprozess ein. Weitere Studien
über Photovoltaik-Anlagen, Fernwärmepotential und Korrelation mit Bürogebäuden können ebenfalls zu energetisch sinnvollen Konzepten führen.
Eight billion people live their daily lives on Earth. Everyone has basic needs that must be met. The ecological footprints leave their mark. Climate change, food security, and urban density are major concerns that are already intensely debated. Unfortunately, there is no improvement in sight, as the increasing world population suggests worsening the situation. In this country, the novel “Vertical Farming” system offers a mitigation of the problem. This means that all crops can be grown locally, regardless of the weather. This concept reduces transport distances and thus lowers CO2 emissions.
This system seems simple and easy to implement. However, it is not so simple to plan because of the space conditions for plants. Because of this, it requires a lot of technical and biological knowledge.
The present work deals with an implemented plant in Niederhasli. In the first place, the focus is on possible operational as well as energetic optimizations around vertical farming. Secondly, the parameters for the room conditions will be defined. Based on these parameters, further optimization possibilities will be elicited.
To perform an in-depth analysis, several system boundaries were defined. Gradually, the scope of analysis was extended from the individual room to the building and the surrounding area. An analysis of the measured values serves first to understand the system and the room conditions. As a result, a simplified energy balance is created to get an overview of the energy flows. Subsequently, a parameter study will serve as a detailed annual balance. This procedure applies to the first two system boundaries. The environment will only be treated conceptually. It shall serve as a thought-provoking impulse for further studies.
Based on the methodology, the final electrical energy was calculated. This resulted in the following shares: 87 % for lighting, 10 % for cooling demand, and 3 % for auxiliary energy. No final energy was calculated for the heat demand since the waste heat from the cold generation was used for this purpose. Due to optimized system temperatures, the cooling demand could be reduced by 10 %.
Vertical Farming is a custom-made system that can be placed in almost any industrial building. It is extremely lucrative for urban areas with fallow land. The results obtained may lead to other results. This is because the framework conditions for the system analysis limited the processing process. Further studies on photovoltaic systems, district heating potential, and correlation with office buildings can also lead to energetically reasonable concepts.
- Acht Milliarden Menschen bestreiten ihren Alltag auf der Erde. Jedes Individuum hat Grundbedürf-nisse, die gestillt werden müssen. Die ökologischen Fussabdrücke hinterlassen ihre Spuren. Klima-wandel, Ernährungssicherheit und städtische Dichte sind grosse Anliegen, welche bereits heute stark diskutiert werden. Leider ist keine Besserung in Sicht, denn die steigende Weltbevölkerung lässt eher auf eine Verschärfung der Situation schliessen. Hierzulande bietet das neuartige System «Vertical Farming» eine Entschärfung des Problems. Dadurch können lokal und wetterunabhängig fast alle Nutzpflanzen angebaut werden. Dieses Konzept verringert Transportwege und senkt somit die CO2-Emissionen.
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- Jobst Willers Engineering AG
Beckenhofstrasse 6
8006 Zürich
- Jobst Willers Engineering AG
- Datierung
- 09.06.2023
- Format
- 115 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Tahiri Donat, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation