Projekte in den Förderprogrammen des BMLEH, betreut durch den Projektträger BLE (PT BLE)
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| Titel: | Verbundprojekt: Entwicklung eines Pulsweitenmodulationssystems (PWM-System) zur ganzheitlichen Effizienzsteigerung einer Indoor-Farm (PWM) - Teilprojekt A |
|---|---|
| Titel (englisch): | Collaborative project: Development of a pulse width modulation (PWM) system for a holistic efficiency increase of an indoor farm (PWM) - Subproject A |
| Akronym: | PWM |
| Beschreibung (dt.): | Indoor Vertical Farming (IVF) hat einen hohen Energiebedarf. Etwa 40 – 50 % der Produktionskosten entfallen auf Strom, der mehr als zur Hälfte allein für die Beleuchtung eingesetzt wird, denn beim IVF steht den Pflanzen kein natürliches Sonnenlicht zur Verfügung. Lichtenergie ist die Wachstumsgrundlage von Pflanzen. Untersuchungen zeigen jedoch, dass sich mit gepulster LED-Belichtung (Pulsweitenmodulation, PWM) die Pflanzenerträge häufig halten lassen, obwohl die Gesamtbelichtungsenergie geringer ist. Der Grund dafür liegt in der Trägheit der Photosynthese, die nur innerhalb bestimmter Zeitfenster Lichtenergie optimal verwerten kann. Ein hohes Stromsparpotential der PWM liegt daher nahe, wurde bisher aber erst wenig untersucht. Eine anwendungsnahe Entwicklung von PWM-Systemen im Hinblick auf die Energieeinsparung hat bislang nicht stattgefunden. Das Ziel des Vorhabens ist die Entwicklung eines PWM-Systems für das IVF. Das Vorhaben beinhaltet dabei folgende Arbeitsziele: Verständnis der Auswirkungen verschiedener PWM-Einstellungen auf Photosynthese, Pflanzenwachstum, Ertrag, Inhaltsstoffe und Energiekosten. Insbesondere sollen Tastverhältnis und Pulsfrequenz zur Steigerung der Energienutzungseffizienz und einer Manipulation sekundärer Inhaltsstoffe validiert werden. Labormuster eines PWM-Systems zur energieoptimierten Kultivierung und qualitativen Beeinflussung von Pflanzen im IVF. Dies beinhaltet zum einen eine Belichtung mit adäquater Steuerung, welche die separate Einstellung von Tastverhältnis (Duty Cycle) und Pulsfrequenz sowie die Ansteuerung einzelner LEDs bzw. Farbkanäle zulässt. Zum anderen soll eine automatische Optimierungsfunktion der Belichtungsparameter durch ein sensorgestütztes Feed-back-Loop integriert sein. Dabei erfassen verschiedene Sensoren die tatsächliche Lichtnutzung durch die Pflanzen, um entsprechende Anpassungen an der PWM vorzuschlagen bzw. vorzunehmen. |
| Beschreibung (engl.): | Indoor vertical farming (IVF) has a high energy demand. About 40-50% of production costs are accounted for by electricity, more than half of which is used for lighting alone, because plants do not receive natural sunlight in IVF. Light energy is the basis for plant growth. However, studies show that plant yields can often be maintained with pulsed LED exposure (pulse width modulation, PWM), although the total exposure energy is lower. The reason for this lies in the inertia of photosynthesis, which can only optimally utilize light energy within certain time windows. A high potential for electricity savings with PWM is therefore obvious, but has been little investigated so far. An application-oriented development of PWM systems with regard to energy saving has not yet taken place. The aim of the project is to develop a PWM system for IVF. The project includes the following objectives: Understanding the effects of different PWM settings on photosynthesis, plant growth, yield, plant constituents and energy costs. In particular, the duty cycle and pulse frequency are to be validated to increase energy use efficiency and to manipulate secondary plant constituents. Laboratory prototype of a PWM system for energy-optimized cultivation and qualitative influencing of plants in IVF. This includes, on the one hand, a lighting system with adequate control that allows the separate adjustment of the duty cycle and pulse frequency as well as the control of individual LEDs or color channels. On the other hand, an automatic optimization function of the exposure parameters is to be integrated by a sensor-based feedback loop. Various sensors detect the actual light utilization by the plants in order to suggest or make appropriate adjustments to the PWM. |
| Laufzeit: | Beginn: 01.11.2025 / Ende: 31.10.2028 |
| Ausf. Einrichtung: | Experior Micro Tech GmbH, München |
| Themenfelder: | Pflanzenbau, crop production |
| Förderprogramme: | Programm zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft |
| Schlagworte: | Sensorik, sensor technology, Ressourcenschutz, Ressourceneffizienz, resource protection, resource efficiency, Energieeffizienz, energy efficiency, Unterglas / geschützter Anbau, greenhouse cultivation / protected cultivation, Energie, energy, Urbane Landwirtschaft, urban agriculture, Sekundäre Pflanzeninhaltsstoffe, secondary crop ingredients, Klimaanpassung, climate change adaptation, Datenmanagement, data management |
| Förderkennzeichen: | 2815808A23 |
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Weizen Stroh
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"Kleegras und Grünland"
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