Kurzantwort
Vertical Farming bezeichnet den Anbau von Nutzpflanzen auf vertikal übereinander angeordneten Ebenen, meist in Innenräumen. Dabei kommen erdlose Verfahren wie Hydroponik oder Aeroponik mit LED-Beleuchtung sowie geregelter Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Nährstoffversorgung zum Einsatz. Es ist eine Form der Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen. Sie benötigt sehr wenig Fläche und Wasser und ermöglicht eine ganzjährige Produktion, erfordert jedoch erhebliche Strommengen und Investitionen. Daher eignet sie sich für schnell wachsende, hochwertige Kulturen wie Blattgemüse und Kräuter.
Was ist Vertical Farming?
Vertical Farming bezeichnet den Anbau von Nutzpflanzen auf vertikal übereinander angeordneten Ebenen, meist in Innenräumen, mit erdlosen Verfahren wie Hydroponik oder Aeroponik. Licht, Temperatur, Luftfeuchtigkeit, CO₂ und Nährstoffe werden dabei vom Anbauer gesteuert. Statt die Kulturen über ein Feld zu verteilen, vervielfacht eine vertikale Farm die Anbaufläche, indem sie auf kleiner Grundfläche in die Höhe baut.
Kurz gesagt umfasst die Definition von Vertical Farming zwei zusammenhängende Konzepte: die vertikale Anordnung von Pflanzen auf mehreren Ebenen und die Kontrolle der Anbaubedingungen. Vertikale Indoor-Farmen, die ausschließlich künstliches Licht nutzen, werden auch Pflanzenfabriken genannt. Vertical Farming ist ein Teilbereich der Landwirtschaft unter kontrollierten Umweltbedingungen (CEA). Dieser Oberbegriff umfasst verschiedene Indoor-Anbauverfahren und Anbauformen mit kontrollierten Umweltbedingungen, darunter auch Gewächshäuser und Wachstumskammern. Dieser Artikel erklärt, wie vertikale Farmen funktionieren, welche Haupttypen es gibt, welche tatsächlichen Vor- und Nachteile sie haben und wo ihr Einsatz sinnvoll ist.
Wie funktioniert Vertical Farming?
Eine typische vertikale Indoor-Farm kombiniert sechs Systeme:
- Keimung. Samen keimen in Anzuchtstopfen oder Schalen in einem Anzuchtbereich unter kontrollierten Licht- und Feuchtigkeitsbedingungen, häufig über einen Zeitraum von einer bis drei Wochen.
- Anbaustruktur. Jungpflanzen werden in mehrstöckige Regale, Türme oder A-Gestelle umgesetzt, wo sie bis zur Erntereife wachsen.
- Erdloser Wurzelbereich. Die Wurzeln befinden sich in einer Nährlösung, einem dünnen Nährfilm, einem Sprühnebel oder einem inerten Substrat und erhalten Wasser und Mineralstoffe direkt.
- Beleuchtung. LED-Leuchten über jeder Ebene liefern nach einem festen Tagesplan das Licht für die Photosynthese. Betriebe in Gewächshäusern nutzen Sonnenlicht und Zusatzbeleuchtung.
- Klimaregelung. Klimaanlagen, Entfeuchter und Ventilatoren halten Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftbewegung im gewünschten Bereich; bei Bedarf wird CO₂ zugeführt.
- Überwachung und Steuerung. Sensoren erfassen EC-Wert, pH-Wert, Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Wasserstand. Eine Steuerung passt den Gerätebetrieb an und löst Alarme aus.
Da alle Einflussgrößen kontrolliert werden, kann eine vertikale Farm das ganze Jahr über jede Woche am selben Tag dieselbe Kultur ernten. Eine vollständige Übersicht der technischen Ausstattung finden Sie in unserem Leitfaden zur Vertical-Farming-Ausrüstung.
Welche Arten von Vertical Farming gibt es?
Vertical-Farming-Verfahren werden üblicherweise nach der Art der Wurzelversorgung und dem verwendeten Gebäudetyp eingeteilt.
Nach Anbaumethode
| Methode | So werden die Wurzeln versorgt | Stärken | Einschränkungen |
|---|---|---|---|
| Hydroponisches Vertical Farming | Wurzeln in fließender oder stehender Nährlösung (NFT, Ebbe-und-Flut, Tiefwasserkultur) | Bewährt, einfach, weit verbreitet | Wassergefüllte Systeme belasten obere Regalebenen durch ihr hohes Gewicht |
| Aeroponisches Vertical Farming | Wurzeln hängen in der Luft und werden mit Nährlösung besprüht | Hohe Sauerstoffversorgung der Wurzeln, geringes Wasservolumen | Düsen verstopfen; bei Pumpenausfällen nehmen Kulturen schnell Schaden |
| Aquaponisches Vertical Farming | Von Bakterien umgewandelte Fischausscheidungen versorgen die Pflanzen mit Nährstoffen | Erzeugt Fische und Pflanzen gemeinsam | Komplexere biologische Zusammenhänge; längere Abstimmungszeit |
| Substratkultur | Tropfbewässerung in Kokossubstrat, Steinwolle oder Ähnlichem | Geeignet für Erdbeeren und Fruchtgemüse | Mehr Aufwand beim Umgang mit Substraten und mehr Abfall |
Unser Artikel Aeroponik im Vergleich zur Hydroponik vergleicht die beiden häufigsten Verfahren ausführlich. Was ist Hydroponik? erläutert die Grundlagen des erdlosen Anbaus.
Nach Gebäudetyp
- Zweckbauten oder umgenutzte Gebäude: mit Regalen ausgestattete Lagerhallen oder Fabrikgebäude – der klassische Gebäudetyp für Vertical Farming. Bei der architektonischen Planung stehen hier Dämmung, Luftführung und Arbeitsabläufe im Mittelpunkt.
- Frachtcontainer: kompakte, in sich geschlossene Einheiten; siehe unseren Leitfaden zu Farmen in Frachtcontainern.
- Gewächshäuser mit vertikalen Systemen: Türme oder A-Gestelle unter Sonnenlicht, gelegentlich als Vertical Farming im Freien oder unter teilweise geschützten Bedingungen bezeichnet.
- Anlagen für Privathaushalte und den Einzelhandel: Growschränke und Anbautürme für Küchen, Klassenzimmer und Geschäfte.
Welche Vorteile bietet Vertical Farming?
- Hoher Ertrag pro Quadratmeter Grundfläche. Übereinander angeordnete Ebenen und ganzjähriger Anbau vervielfachen die Produktionsmenge auf kleiner Grundfläche.
- Ganzjährige, wetterunabhängige Versorgung. Dürre, Frost, Stürme und Jahreszeiten unterbrechen die Produktion nicht.
- Geringer Wasserverbrauch. Rezirkulierende Systeme verlieren Wasser hauptsächlich durch die Wasseraufnahme der Pflanzen. Das Kondensat aus Entfeuchtern lässt sich häufig zurückgewinnen.
- Geringer oder kein Pestizideinsatz. Ein abgeschlossener Raum mit guter Hygiene hält die meisten Schädlinge fern.
- Lokale Produktion. Farmen können in Städten oder in deren Nähe angesiedelt werden. Das verkürzt die Transportzeit und verbessert Frische und Haltbarkeit.
- Gleichbleibende Ergebnisse. Kontrollierte Bedingungen ermöglichen einheitliche Größen, einen gleichbleibenden Geschmack und planbare Erntezeitpunkte – Eigenschaften, die Einzelhandel und Gastronomie schätzen.
Welche Nachteile hat Vertical Farming?
Die Nachteile von Vertical Farming betreffen vor allem Energie und Kosten:
- Hoher Stromverbrauch. Sonnenlicht durch LEDs zu ersetzen und die entstehende Wärme abzuführen, erfordert viel Strom. Eine von NCAT ATTRA zitierte, auf einer Betriebszählung basierende Schätzung beziffert den Stromverbrauch vertikaler Farmen pro Kilogramm auf ein Mehrfaches des Verbrauchs eines Gewächshauses.
- Hohe Anfangskosten. Regale, Beleuchtung, HVAC und Steuerungen erfordern erhebliche Investitionen vor der ersten Ernte.
- Begrenzte Kulturwahl. Blattgemüse, Kräuter und Microgreens eignen sich gut. Grundnahrungsmittelkulturen wie Getreide sind nicht wirtschaftlich, und hoch wachsendes Fruchtgemüse ist schwierig anzubauen.
- Bestäubung. Kulturen wie Erdbeeren benötigen in Innenräumen eine Bestäubung von Hand, durch mechanische Verfahren oder durch Insekten.
- Fachkenntnisse und Zuverlässigkeit. Ein Pumpen-, Strom- oder HVAC-Ausfall kann eine Kultur innerhalb weniger Stunden schädigen. Deshalb sind geschultes Personal und Ersatzsysteme wichtig.
Wenn Menschen fragen, warum Vertical Farming schlecht sei, meinen sie meist diese Punkte sowie die öffentlich stark beachteten Misserfolge einiger großer Vertical-Farming-Unternehmen, deren Expansion schneller voranschritt als ihr Absatz. Das Modell ist nicht grundsätzlich untauglich; sein Erfolg hängt jedoch stark von Strompreisen, Produktpreisen und der Umsetzung ab.
Vor- und Nachteile von Vertical Farming auf einen Blick
| Faktor | Vertikale Farm | Gewächshaus | Freiland |
|---|---|---|---|
| Flächenbedarf pro kg | Sehr gering | Gering | Hoch |
| Wasserverbrauch pro kg | Sehr gering bei Rezirkulation | Gering bis mäßig | Hoch |
| Energieverbrauch pro kg | Hoch (Beleuchtung und Kühlung) | Gering bis mäßig (Heizung in kalten Klimazonen) | Vor Ort gering |
| Wetterrisiko | Sehr gering | Mittel | Hoch |
| Pestizidbedarf | Sehr gering | Gering bis mäßig | Unterschiedlich, häufig höher |
| Investitionskosten pro m² | Hoch | Mittel | Gering |
| Kulturspektrum | Begrenzt | Breit | Am breitesten |
Inwiefern ist Vertical Farming nachhaltig?
Vertical Farming entlastet die Umwelt vor allem durch die Einsparung von Fläche und Wasser, einen geringeren Pestizideinsatz und kürzere Lieferketten. Ob es insgesamt nachhaltiger ist, hängt maßgeblich von der Stromquelle ab. Eine Farm, die mit erneuerbarem Strom betrieben wird oder Abwärme und Energie zu Nebenlastzeiten nutzt, hat einen deutlich kleineren ökologischen Fußabdruck als eine Farm an einem Stromnetz mit hohem fossilem Anteil. Bei Blattgemüse, das andernfalls über weite Strecken per Lkw oder Flugzeug transportiert würde, kann eine lokale Indoor-Produktion durch längere Haltbarkeit auch Lebensmittelabfälle reduzieren.
Welche Beispiele für Vertical Farming gibt es?
Vertical-Farming-Projekte nehmen viele Formen an. Häufige Beispiele sind:
- Urbane Farmen in Lagerhallen, die Supermärkte und Gastronomiegroßhändler mit abgepacktem Blattsalat und Kräutern beliefern, häufig am Tag der Lieferung geerntet.
- Container-Farmen an abgelegenen Standorten wie Bergbaucamps, Inseln, Militärstützpunkten oder Gemeinden in nördlichen Regionen, in die frische Erzeugnisse sonst per Flugzeug oder Schiff gebracht werden.
- Farmen für Restaurants und Hotels: ein einzelner Container oder Anbauraum, der eine Küche mit Kräutern und besonderen Blattgemüsesorten versorgt.
- Vertikale Systeme im Gewächshaus, bei denen Erdbeeren oder Salat auf Türmen oder A-Gestellen unter Sonnenlicht übereinander angebaut werden, um den Ertrag pro Quadratmeter zu steigern.
- Forschungs- und Lehranlagen an Hochschulen und Schulen, die für Anbauversuche und den Unterricht genutzt werden.
- Grünfuttercontainer auf Tierhaltungsbetrieben, in denen gekeimte Gerste oder gekeimter Weizen als Frischfutter in trockenen Regionen angebaut wird.
Vor welchen Herausforderungen stehen Vertical-Farming-Projekte?
Neben der Energieversorgung sind die häufigsten Herausforderungen beim Vertical Farming praktischer Natur. Die Entfeuchtung ist oft zu klein dimensioniert, was zu Krankheiten und Blattrandnekrosen führt. Der Arbeitsaufwand für Aussaat, Umpflanzen, Ernte und Reinigung ist höher, als viele Planungen annehmen. Die Verkaufspreise für Salat stehen unter Wettbewerbsdruck durch Freiland- und Gewächshausanbauer. Deshalb benötigen Betriebe einen klaren Vorteil bei Frische, Qualität oder lokaler Versorgung. Schließlich sind für Lebensmittelsicherheit, Hygiene und Wasserqualität von Anfang an schriftliche Verfahrensanweisungen erforderlich.
Warum ist Vertical Farming wirtschaftlicher geworden?
Mehrere Entwicklungen haben die Kosten im Laufe des vergangenen Jahrzehnts oder etwas länger gesenkt. LED-Pflanzenlampen sind deutlich effizienter und günstiger geworden. Dadurch benötigt jede Lichteinheit weniger Strom und erzeugt weniger abzuführende Wärme. Sensoren, Steuerungen und Fernüberwachung sind kostengünstig geworden. Anbauer haben bessere Beleuchtungsrezepte und Kulturzeitpläne entwickelt und damit die Erträge gesteigert. Modulare, werkseitig gefertigte Systeme wie Container-Farmen und vorgeplante Anbauregale haben zudem die Planungs- und Installationszeit verkürzt. Die Energiepreise bestimmen weiterhin maßgeblich das Ergebnis, doch die technologische Lücke ist kleiner geworden.
Welche Kulturen wachsen in vertikalen Farmen am besten?
Blattgemüse wie Salat, Spinat und Grünkohl sind die häufigsten Kulturen, weil sie schnell wachsen, kompakt bleiben und relativ wenig Licht benötigen. Es folgen Kräuter wie Basilikum und Minze, Microgreens und einige Erdbeersorten. Kulturen werden nach kurzen Kulturzyklen, hohem Wert pro Kilogramm und geringer Wuchshöhe ausgewählt. Keimung und Jungpflanzenqualität sind für die Produktion in vertikalen Farmen besonders wichtig, da gleichmäßige Jungpflanzen die Regale gleichmäßig ausfüllen und die Ernte planbar machen.
Ist Vertical Farming zu Hause möglich?
Ja, im kleinen Maßstab. Vertical Farming zu Hause bedeutet meist einen mehrstöckigen Growschrank, einen kompakten Anbauturm für die Arbeitsplatte oder ein kleines Regal mit LEDs für Kräuter und Blattsalate. Ein mehrstöckiges vertikales Hydroponik-System für zu Hause ist ein typisches Beispiel. Der Indoor-Anbau zu Hause vermittelt die Grundlagen des Nährstoff- und Lichtmanagements, wobei wirtschaftlich eher Komfort und Frische als Gewinn im Vordergrund stehen. Entdecken Sie unser Sortiment an intelligenten Growschränken und Systemen für zu Hause.
Wie beginnen gewerbliche Vertical-Farming-Projekte?
Ein gewerbliches Vertical-Farming-Projekt beginnt in der Regel mit einem feststehenden Abnehmer und einer Pilotanlage, etwa einem Container oder einem kleinen Anbauraum. Sobald Erträge und Preise bestätigt sind, folgt die Erweiterung auf ein Gebäude. Den vollständigen Planungsprozess finden Sie in unserem Beitrag So starten Sie eine vertikale Farm. Mars Vertical Farm verfügt über mehr als 20 Jahre Produktionserfahrung und baut Container- und Indoor-Pflanzenfabriken, beispielsweise die individuell konfigurierbare vertikale Indoor-Pflanzenfabrik. Kontaktieren Sie uns mit Angaben zu Ihren Kulturen und Ihrem Standort, um einen Vorschlag für die Anlagenaufteilung zu erhalten.
