Process simulation based on plant response (Prosibor) | Entwicklung eines sensorbasierten intelligenten Gewächshaus-Managementsystems - Teilprojekt 1

Für die Produzenten wird die Kommunikation von Nachhaltigkeit immer wichtiger, was sich vor allem durch steigende Anforderungen seitens der Abnehmer äußert. In Zukunft könnte für die Produzenten eine deutlich detailliertere Auskunft über die Art und Menge der eingesetzten Ressourcen notwendig werden. Um die Ressourceneffizienz in der Produktion zu erhöhen, wird ein Gewächshausmanagement-Tool entwickelt, welches den Produktionsprozess simuliert: Process simulation based on plant response (Prosibor).

Hierfür werden standardmäßig erfasste Daten und Beobachtungen um weitere, mittels Sensoren zu erfassende, physikalische Informationsgrößen (Lichtintensität im PAR-Bereich, Luftfeuchte im Pflanzenbestand, Wasser- und Energieverbrauch) ergänzt. Zusätzlich werden kontinuierlich pflanzenphysiologische Parameter (Photosynthese- und Transpirationsrate) erfasst und in den Datenpool integriert (Abb. 1).

Prosibor abb1

Abb. 1: Schema des Projektablaufs

Aufbauend werden neuronale Netze zur Modellbildung verwendet, welche die tatsächlichen Reaktionen des Pflanzenbestands unter verschiedenen Einflussbedingungen (Licht, Temperatur, Luftfeuchte, CO2 etc.) möglichst detailliert abbilden. Damit lassen sich am Computer verschiedene Szenarien (z. B. Pflanzen- und Ertragsentwicklungen) hinsichtlich sich ändernder Lichtverhältnisse durch eine zusätzliche Belichtung oder eine Veränderung der klimatischen Bedingungen (z. B. gezielte Be- oder Entfeuchtung, zielgerechte CO2-Düngung, Temperaturführung) simulieren.

Daneben werden auch Größen zum Wasser- und Energieverbrauch erfasst und in das Modell integriert. Dies ermöglicht neben einer detaillierten Modellierung eine einfache Visualisierung des Ressourcenverbrauchs und der Ressourceneffizienz, bezogen auf verschiedene funktionelle Einheiten und verschiedene Szenarien, welche das interne Controlling zur Förderung einer ressourceneffizienten Produktion unterstützen. Zudem können die erfassten Daten zum Wasser- und Energieverbrauch als Marketingtool und zur Markttransparenz für die Kommunikation mit anderen Teilnehmern der Wertschöpfungskette (Zulieferer, Abnehmer) genutzt werden.

Hierfür werden bereits vorhandene Umweltzeichen zur Kommunikation produktbezogener Umweltinformationen charakterisiert und hinsichtlich ihrer Anforderungen, der methodischen Umsetzung und der erfolgreichen Kommunikation gegenüber dem Verbraucher (Marketingtool, Markttransparenz) analysiert. Tabelle 1 zeigt anhand einer ersten Umfrage die steigenden Anforderungen und vorhandene Potenziale hinsichtlich einer umweltbezogenen Dokumentation und Kommunikation für Gemüsebaubetriebe mit Unterglasproduktion.

Tab. 1: Auswahl an Umfrageergebnissen aus der Praxis

Prosibor tab1

Wissenschaftliche Poster

Auswirkung einer Mono- und Polychromatischen Belichtung auf den Wuchs und die Photosynthese von Lactuca Sativa

Wittmann, S.; Mempel, H. (2018)

Tagung der Deutschen Gartenbauwissenschaftlichen Gesellschaft. BHGL-Schriftenreihe 33, S. 149.


Entwicklung eines sensorbasierten intelligenten Gewächshaus-Managementsystems

Suhl, J.; Schmidt, U.; Mempel, H.; Akyazi, G.; Dannehl, D. (2018)

BHGL Schriftenreihe Band 33 - 2018 33, S. 151.



Promotionen

Optimierung der pflanzlichen Rohstoffproduktion in Indoor Farming Systemen (Arbeitstitel)


Doktorandin M.Sc. Sabine Wittmann
Forschungsschwerpunkt Ernährung
Zeitraum 01.01.2022 - 31.03.2025
Wissenschaftlich betreuende Person HSWT Prof. Dr. Heike Susanne Mempel
Einrichtungen Fakultät Gartenbau und Lebensmitteltechnologie
Institut für Gartenbau (IGB)
Hochschule Weihenstephan-Triesdorf
Wissenschaftlich betreuende Person (extern) Technische Universität München | Prof. Dr. Sentholt Asseng
mehr

Verbundprojektleitung


Projektleitung


Projektbearbeitung


Projektmitwirkung

B.Sc. Julian Hecht


Projektdauer

01.09.2017 - 31.12.2022

Projektpartner

Neber-Gemüse

Projektträger

Projektförderung

Adressierte SDGs (Sustainable Development Goals)

Sdg icon de 09
Sdg icon de 12
Sdg icon de 13
Sdg icon de 15