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

Im Verbundprojekt "Entwicklung eines sensorbasierten intelligenten Gewächshaus-Managementsystems" (Process simulation based on plant response) soll ein neues System (Prosibor) zur Effizienzsteigerung für die Unter-Glas Produktion entwickelt werden. Das Neue an diesem System ist, dass Sensoren integriert werden, die die Reaktion der Pflanzen (Photosynthese, Fruchtwachstum und Transpiration) auf die Kulturbedingungen abbilden. Zudem wird die Software so erweitert, dass sich verschiedene Kulturführungsszenarien am Computer simulieren lassen. So können die einzelnen Kulturführungsstrategien auf ihre Rohstoffproduktivität (= Einsatz von Produktionsmitteln wie Strom, Wasser, Heizung und Substrat pro erzeugtes Produkt) untersucht werden.

Die Hochschule Weihenstephan-Triesdorf bearbeitet folgende Schwerpunkte innerhalb des Verbundprojekts:
- Modellentwicklung zur Ressourcenbilanzierung und automatisierte Ermittlung ökologischer und ökonomischer Kenngrößen
- Erarbeitung von Benchmark-Kennzahlen für den Ressourceneinsatz
- Untersuchungen zum Einfluss dynamischer Belichtungsstrategien im Unterglasanbau

Zielsetzung

Ziel ist es, die Pflanzenproduktion durch Einbeziehung der Pflanzenreaktion auf die Kulturmaßnahmen zu verbessern und gleichzeitig den Rohstoffverbrauch zu optimieren. Das System soll letztlich den Produzenten erlauben, die Reaktion der jeweiligen Kulturpflanzen, den Ressourcenverbrauch sowie die daraus resultierenden betriebswirtschaftlichen Konsequenzen am Computer zu simulieren, ohne in die Kulturführung eingreifen zu müssen.

Vorgehensweise

Zu diesem Zweck werden umfangreiche pflanzenphysiologische Parameter und Klimadaten aufgezeichnet. Durch modellgestützte Verrechnungen mit entsprechenden Algorithmen werden Indikatorgrößen wie z. B. die photosynthetische Lichtnutzungseffizienz ermittelt. Damit werden Modelle entwickelt, die das Pflanzenwachstum unter verschiedenen Einflussbedingungen abbilden. Anhand dieser Modelle können Sollwerte für die Gewächshausregelung ermittelt oder Kulturführungsstrategien nach unterschiedlichen Managementvorgaben (Kulturdauer, Ressourceneinsatz o.ä.) vorgeschlagen werden. Betriebswirtschaftliche Größen (z.B. Strom- und Wasserverbrauch) werden erfasst und in die Modelle integriert. Dies ermöglicht sowohl betriebswirtschaftliche als auch ökologische Bewertungen der modellierten Kulturführungsszenarien. Alle im Projekt entwickelten Rechenmodelle münden in die Software Prosibor (Process Simulation based on plant response).

Publikationen

Suhl, J.; Schmidt, U.; Mempel, H.; Akyazi, G.; Dannehl, D. (2018): Entwicklung eines sensorbasierten intelligenten Gewächshaus-Managementsystems. BHGL Schriftenreihe Band 33 - 2018 33, S.151.