So entwerfen Sie ein effizientes Gewächshaus: Fragen und Antworten mit Dr. Nadia Sabeh

Der Bau oder die Nachrüstung eines Gewächshauses für den Cannabisanbau bietet mehrere Vorteile, wie z. B. eine strengere Umweltkontrolle als ein Betrieb im Freien, ermöglicht es den Anbauern aber auch, die Vorteile natürlicher Ressourcen wie Sonnenlicht zu nutzen.

Die Gestaltung eines Gewächshauses kann ein komplizierter Prozess sein, aber die richtige Gestaltung kann die Effizienz verbessern und die Produktionskosten niedrig halten.

Hier bietet Dr. Nadia Sabeh, Gründerin und Präsidentin von Dr. Greenhouse Inc., vor ihrer Sitzung auf der Cannabis Conference 2023 wichtige Einblicke in die Gestaltung von Gewächshausanlagen, von der Auswahl eines geografischen Standorts bis hin zur Optimierung von Umweltkontrollen und Arbeitsabläufen.

Anmerkung des Herausgebers: Dr. Nadia Sabeh wird auf der Cannabis-Konferenz über die Sitzung „Facility Design – Greenhouse“ sprechen, die am Donnerstag, den 17. August, von 13:30 bis 14:20 Uhr stattfindet. In dieser Sitzung können die Teilnehmer etwas mitnehmen Tipps zu klimatischen Standortfaktoren, Materialauswahl, Design für strenge Umgebungskontrollen und Arbeitsablaufeffizienz, zu berücksichtigende automatisierte Geräte und Technologien und vieles mehr. Besuchen Sie www.CannabisConference.com für weitere Informationen und zur Registrierung.

Nadia Sabeh: Zunächst einmal hat die geografische Lage Einfluss auf den Großteil des Gewächshausdesigns, von der Abdeckung, die Sie verwenden, über die Ausrichtung des Gewächshauses bis hin zur Frage, ob Sie eine natürliche Belüftung nutzen und Lüftungsöffnungen öffnen möchten oder nicht Wir werden es schließen und eine mechanische Belüftung oder sogar eine Klimaanlage verwenden, weil das Klima draußen so heiß und trocken oder so heiß und feucht ist. An einem heißen und trockenen Standort können Sie möglicherweise Verdunstungskühlung und Belüftung nutzen, um die Temperatur Ihres Gewächshauses zu regulieren. Wenn Sie sich jedoch an einem heißen und feuchten Standort befinden, funktioniert die Verdunstungskühlung nicht so gut. Dann muss man umdenken. Wie möchte ich das Innere meines Gewächshauses verwalten? Brauche ich eine Entfeuchtung? Brauche ich mehr Luftstrom?

Ich denke auch, dass die Ausrichtung des Gewächshauses relativ zur Sonne [und] relativ zu den vorherrschenden Windrichtungen von Ihrem geografischen Standort beeinflusst wird. Je näher Sie am Äquator sind, desto weniger Einfluss hat die Ausrichtung möglicherweise darauf, wie sich die Sonne über Ihr Gewächshaus bewegt. Aber wenn Sie sich auf einem wirklich nördlichen Breitengrad oder sogar einem wirklich südlichen Breitengrad befinden – wenn Sie sich zum Beispiel in Südamerika befinden –, dann ist der Sonnenwinkel die meiste Zeit des Jahres sehr niedrig, und es wird versucht, Wege zu finden, dieses Licht zu maximieren Besonders in den Wintermonaten, wenn es auch draußen kalt ist, wird die Übertragung ins Gewächshaus immer wichtiger. Das Einfangen möglichst vieler Sonnenstrahlen wird zu einem wirklich entscheidenden Entscheidungsfaktor. Jetzt möchten Sie vielleicht das Gewächshaus so ausrichten, dass es mit dem Sonnenlicht übereinstimmt, sodass es parallel zur Bewegung der Sonne verläuft und so viel einfallendes Sonnenlicht einfängt [wie möglich].

NS: Leider sehe ich, dass unabhängig vom geografischen Standort viele der gleichen Materialien verwendet werden, aber das ist nicht immer die beste Entscheidung. [Nehmen Sie] zum Beispiel Glas. Es ist das Beste, was wir den „Treibhauseffekt“ nennen, bei dem die Wärme eingefangen wird, die durch die Sonnenstrahlen eindringt. Sonnenlicht dringt in das Gewächshaus ein und bevor es es verlässt, wird es beim Versuch, dem Gewächshaus zu entkommen, tatsächlich von Glas eingefangen. Das ist eine großartige Strategie, wenn Sie sich in einem kalten, sonnigen Klima wie Michigan oder Kanada befinden. Ein Glashaus zu haben ist großartig, denn es hält Sie im Winter wärmer.

Wenn Sie sich im Süden, im Sonnengürtel der USA, befinden, möchten wir möglicherweise nicht so viel Hitze einfangen. Wir sind nicht so sehr an der Heizung im Winter interessiert wie an der Kühlung im Sommer. Die Auswahl von Materialien wie Kunststoff – Polyethylen, Polycarbonat usw. – kann also tatsächlich dazu beitragen, einen Teil der Wärme abzuleiten, die an wirklich heißen, sonnigen Tagen eindringt. Das Nachdenken über das Cover hat also auch geografische Konnotationen.

[In Kalifornien] haben wir jetzt einen Energiekodex, der einige neue Vorschriften für Gewächshäuser und Indoor-Farmen hinzugefügt hat, was sie „Gartenbau in kontrollierter Umgebung“ nennen. Eine der obligatorischen Maßnahmen für Gewächshäuser besteht darin, dass Sie über mindestens ein zweischichtiges Verglasungssystem verfügen müssen – also kein Einscheibenglas mehr [und] kein gewelltes Polycarbonat mehr. Jetzt brauchen Sie Doppelglas, doppelwandiges Polycarbonat, doppelschichtiges Polyethylen oder doppelwandiges Acryl. Sie verlangen jetzt, dass wir zwei Schichten haben, um den Isolationswert zu erhöhen.

Ich habe viele Gespräche innerhalb der [Nationalen] Gewächshausherstellervereinigung geführt, aber auch mit anderen Erzeugern, die wirklich besorgt über diese obligatorische Maßnahme sind und sich fragen, welche Auswirkungen sie auf die Energieeinsparungen haben wird, wenn sie in Kraft tritt einen wirklich großen Einfluss auf die Kosten für den Bau dieses Gewächshauses haben. Trotzdem ist es jetzt in Kalifornien obligatorisch, und wir wissen, dass Kalifornien oft auch die Nation verhält. Seien Sie sich also bewusst. Auch wenn Sie in Kalifornien kein Gewächshaus betreiben und nicht vorhaben, in Kalifornien ein Gewächshaus zu bauen, sollten Sie sich darüber im Klaren sein, dass eine solche Maßnahme möglicherweise auch auf andere Staaten, in denen Sie ansässig sind, übertragen wird.

NS: Dies ist ein Thema, das mir als HVAC-Ingenieur und -Designer sehr am Herzen liegt. [Cannabiszüchter] möchten so viel Sonnenlicht wie möglich einfangen. Deshalb sind wir in erster Linie in Gewächshäusern, um die Umwelt um uns herum zu schützen und für ein besseres Klima in unserem Gewächshaus zu sorgen, aber auch, um die kostenlose Lichtenergie einzufangen, die wir nutzen können. Es gibt viele Untersuchungen, die zeigen, dass Cannabis sehr lichthungrig ist und je mehr, desto besser. Das ist in der Regel die Philosophie. Aber dieses Sonnenlicht bringt viel Energie mit sich, einen großen solaren Wärmegewinn.

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Wenn wir nur versuchen, die Menge an Sonnenlicht zu maximieren, die in das Gewächshaus gelangt, bedeutet das, dass wir das Gewächshaus auch stärker kühlen müssen, um die Luft- und Blatttemperatur zu regulieren. Es bedeutet auch, dass Ihre Pflanzen möglicherweise mehr Lichtenergie erhalten, als sie nutzen können, wenn Sie die Umgebung nicht auch hinsichtlich Kohlendioxid sowie Temperatur- und Dampfdruckdefiziten optimieren. Selbst wenn Sie 60 oder 80 Mol pro Tag [in] DLI zu sich nehmen, wenn Ihre Temperatur 90 Grad beträgt oder Ihr CO2 400 Teile pro Million beträgt, treten Sie nur bei einem dieser Faktoren aufs Gaspedal, der das Wachstum wirklich beeinflusst Ihrer Pflanzen. Möglicherweise belasten Sie Ihre Pflanzen stärker, als wenn Sie nur die Sonneneinstrahlung verringern würden.

Der beste Weg, die Sonneneinstrahlung zu senken, ist die Verwendung von Beschattung. Wir führen viele Gespräche mit Cannabisanbauern, die sagen: „Wenn Sie einfach ein 20-, 30- oder 40-prozentiges Beschattungssystem hinzufügen und es nur während der Stunden mit der höchsten Sonneneinstrahlung am Tag verwenden würden, könnten Sie Ihre Kühlkosten um 20 % einsparen.“ % jedes Jahr oder in den wirklich heißen Sommermonaten.“ [Es geht] nicht nur um Sonnenlicht und Schatten, sondern auch darum, wie Sie diese anderen Umweltkontrollfaktoren umsetzen, einschließlich Kohlendioxid sowie Temperatur- und Dampfdruckdefizit? Wie erreichen Sie diese Ziele und wie optimieren Sie diese drei Parameter wirklich gemeinsam?

NS: Sie können Ihre Rentabilität steigern und Ihre Kapitalrendite steigern, indem Sie einige Betriebsstrategien anwenden, darunter auch, im Winter nicht das Gleiche zu tun, was Sie im Sommer tun würden. Wir können die Produktionsrate reduzieren, anstatt im Sommer, wenn wir viel Sonnenlicht haben, viel Produkt zu haben und im Winter, wenn wir weniger Sonnenlicht haben, weniger Produkt zu haben. Was wäre, wenn wir die Extreme der Sommer- und Wintersaison im Gewächshaus abmildern oder abmildern würden?

Nutzen Sie im Sommer Schatten und treten Sie ein wenig auf die Bremse, um einen wirklich konstanten Ertrag und eine gleichbleibende Qualität zu erzielen. Im Winter, wenn die Sonneneinstrahlung gering ist, verwenden Sie jedoch zusätzliche Beleuchtung. Das ist ein guter Zeitpunkt für die zusätzliche Kohlendioxidanreicherung, da ein Gewächshaus oft geschlossen ist. Wir schalten unsere Ventilatoren und Lüftungsöffnungen nicht ein. Wir haben es versiegelt, und jetzt kann das Kohlendioxid, das wir unseren Pflanzen zuführen, zu den Pflanzen gelangen und ihr Wachstum steigern. Jetzt haben wir plötzlich die Kurve zwischen Sommer und Winter abgeflacht. Im Sommer – ich weiß, das will niemand hören, aber wir produzieren etwas weniger, als wir könnten. Und im Winter produzieren wir mehr, als wir könnten, und jetzt ist die Produktion das ganze Jahr über stagnierend. Das ist die Konsistenz, nach der viele Einzelhändler und Verbraucher bei der Auswahl einer Marke, eines Produkts oder der Auswahl ihrer Vertriebskanäle suchen.

Ich habe einige kreative Gestaltungen für Gewächshäuser gesehen, zu denen ich mich wirklich hingezogen fühle, weil sie wirklich darauf abzielen, das Produkt zu den Menschen zu bringen, und nicht, die Menschen zu den Produkten zu bewegen. Bei der Salatproduktion gibt es eine gemeinsame Anbaustrategie, insbesondere wenn Sie Tiefwasserkulturen verwenden und Salatpflanzen auf Flößen anbauen. Sie pflanzen die Setzlinge auf diese Flöße an einem Ende des Teichs, und dann bewegt sich das Floß in den nächsten 30 Tagen jede Woche um eine Position nach unten, bis es 30 Tage später am anderen Ende des Teichs ist, und dann ernten Sie dieses Floß aus dem Teich. Man bewegt Pflanzen wirklich von einem Ende zum anderen Ende, und die Leute arbeiten nur an diesen beiden Enden, anstatt zu versuchen, zeitweise in einem Schachbrettmuster zu ernten. Es verbessert die Arbeitseffizienz.

Was ich in einigen Fällen bei Cannabis zu beobachten beginne, ist eine Art ähnliche Strategie, bei der die Pflanzen beispielsweise aus dem Gemüseraum in ein frühes Blütenstadium und dann in ein mittleres Blütenstadium und dann in ein spätes Blütenstadium gebracht werden . Die Leute, die an diesen Pflanzen arbeiten, ernten nur an einem Ende des Gewächshauses. Wir müssen diese Pflanzen nicht in jeder einzelnen Gewächshausbucht mit der gleichen Intensität ernten und darauf zugreifen. Wir pflanzen sie nur an einem Ende um und erledigen die schwere Erntearbeit am anderen Ende. Und das ist ehrlich gesagt nicht nur gut für die Effizienz der Arbeitsabläufe, sondern auch für das Endergebnis im Hinblick auf die Anschaffungs- und Betriebskosten.

Jeder Cannabiszüchter weiß, dass das, was man der Pflanze in den Wochen eins und zwei der Blüte geben möchte, ganz anders ist als das, was man ihr in den Wochen vier und fünf gibt, und anders als das, was man ihr in der Endphase in den Wochen sieben, acht und neun gibt . Wenn wir das Gewächshaus tatsächlich für das Frühstadium, das Mittelstadium und das Spätstadium entwerfen können, [dann] müssen wir das Gewächshaus nicht mit den gleichen Lichtern, der gleichen Konditionierung oder den gleichen Bewässerungsbedürfnissen ausstatten. Wir können im frühen Stadium der Blüte gezielt entscheiden, wir brauchen nicht viel Licht. Wir brauchen vielleicht 30 Mol. Wir brauchen vielleicht nur einen DLI von 30. Aber in der mittleren Phase, wenn wir wirklich versuchen, diese Pflanzen aufzupumpen, erreichen wir sie vielleicht mit dem DLI von 60. Jetzt können wir das Gewächshaus nicht mit allen DLI-Werten entwerfen Dieselben Lichter in der Gewächshausbucht. Sie sparen lediglich Anschaffungs- und Betriebskosten, weil Sie nicht für alle unterschiedlichen Bedingungen den gleichen Strom benötigen. Und die Pflanzen bekommen genau das, was sie brauchen, sodass wir das Gewächshaus für eine bestimmte Phase nicht überdimensionieren und uns nicht so sehr darum sorgen, dass die Gewächshausbucht für eine bestimmte Phase nicht ausreichend ausgelegt ist.

Workflow-Effizienz und Betriebseffizienz gehen oft Hand in Hand und stehen selten im Widerspruch zueinander.

NS: Ich hoffe, dass die Teilnehmer von der Konferenz etwas mitnehmen werden: Effizienz und die Frage, wie Landwirte die Wirtschaftlichkeit ihrer Anlagen durch die Umsetzung von Energieeffizienz- und Wassereffizienzmaßnahmen verbessern können. Manchmal geht es uns eher darum, mehr zu produzieren, um Verluste oder Gewinne aufgrund niedriger Verkaufspreise auszugleichen, aber die andere Seite dieser Gleichung besteht darin, die Inputs zu reduzieren, die wir für die Produktion dieser Ernte verwenden. Wenn wir diese Inputs reduzieren können, senken wir die Betriebskosten und dann steigen auch unsere Gewinne, selbst für die gleiche Produktmenge, die wir anbauen.

Anmerkung des Herausgebers: Dieses Interview wurde im Hinblick auf Stil, Länge und Klarheit bearbeitet.

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