Bedeutung von UV-Licht

Die Bedeutung von UV-Licht in professionellen CAE-Gewächshausanlagen

UV-Strahlung (Ultraviolett) ist ein wichtiger Bestandteil des Sonnenspektrums und spielt in der modernen Controlled-Environment Agriculture (CAE) eine kritische Doppelrolle. Zum einen dient es als unverzichtbares biologisches Kontrollinstrument zur Gewährleistung der Pflanzengesundheit und der Biosicherheit. Zum anderen wird es gezielt als phyto-stimulierendes Element eingesetzt, um die Qualität, Resilienz und den Nährwert der angebauten Pflanzen zu steigern.

Phyto-Stimulation: Steigerung von Qualität und Abwehrkräften

UV-Licht, insbesondere im UV-A- und niedrig dosierten UV-B-Bereich, fungiert als leichter Stressfaktor für die Pflanzen. Als Reaktion darauf induzieren die Pflanzen die Bildung von sekundären Metaboliten, wozu wichtige Abwehrstoffe wie Flavonoide, Antioxidantien, Phenole und Terpene zählen. Diese Stoffe erhöhen die natürliche Widerstandsfähigkeit der Pflanze gegen Schädlinge und Krankheiten. Neben der Resistenzsteigerung führt diese Induktion zur Verbesserung sensorischer und ernährungsphysiologischer Eigenschaften, indem sie beispielsweise Geschmack, Aroma und Farbe intensiviert. Ein weiterer positiver Effekt ist die Wachstumssteuerung: UV-Licht kann das Streckungswachstum hemmen, was zu kompakteren und robusteren Pflanzen mit dickerem Laub führt – eine erwünschte Eigenschaft bei vielen Zier- und Gemüsekulturen.

Biosicherheit: Desinfektion und Pathogenkontrolle

Im Bereich der Biosicherheit ist UV-Strahlung, vor allem UV-C, unverzichtbar für Sterilisationsprozesse. Aufgrund seiner hochenergetischen Natur schädigt UV-C die DNA von Mikroorganismen. Eine gezielte, kurzzeitige UV-Bestrahlung, oft nachts durchgeführt, kann direkt auf der Blattoberfläche Pilzsporen (z. B. Mehltau) abtöten oder deren Keimung verhindern. Auch die Beeinflussung des Verhaltens von Schädlingen und Nützlingen ist relevant, da bestimmte UV-Wellenlängen deren Orientierung und schädlichen Aktivitäten reduzieren können.

Gewährleistung der UV-Einstrahlung: Eindeckung und Zusatzbeleuchtung

Die optimale Versorgung der Pflanzen mit UV-Licht in Gewächshäusern wird durch zwei komplementäre Techniken sichergestellt.

Natürliches Licht durch Eindeckungsmaterialien: Gewächshaushersteller verwenden Eindeckungsmaterialien, die das gewünschte Spektrum des natürlichen Sonnenlichts passieren lassen. Traditionelle Glas- und Kunststoffmaterialien filtern allerdings oft einen Großteil der UV-Strahlung, insbesondere UV-B und UV-C. Moderne Lösungen, wie bestimmte Kunststoffe und insbesondere ETFE-Folien, zielen darauf ab, eine hohe UV-Transmission zu gewährleisten, um die natürlichen, phyto-stimulierenden Vorteile des vollen Sonnenspektrums zu nutzen. Es gibt auch besonders eisenoxydarme Gläser, die einen größeren UV-Anteil passieren lassen als übliches Floatglas oder ESG/VSG. Dieses Glas ist jedoch, wie die Kunststoffeindeckungen aus PMMA oder ETFE, in der Anschaffung deutlich teurer.

Künstliche Ergänzung durch LED-Technologie: Bei einem kontinuierlichen Betrieb von CAE-Anlagen kann die Intensität des natürlichen UV-Lichts je nach Standort abhängig von der Jahreszeit stark schwanken. Deshalb werden zunehmend moderne LED-Systeme eingesetzt. Diese Beleuchtungsmodule verfügen über spezielle UV-A- und/oder UV-B-Dioden, die eine gezielte, zeitlich steuerbare Zusatzbeleuchtung ermöglichen. Dies erlaubt es den Betreibern, die UV-Dosis präzise an die jeweiligen Bedürfnisse der Pflanzenkultur anzupassen – sei es zur Stärkung der Abwehrkräfte oder zur kurzzeitigen, intensiveren Behandlung gegen Pilzbefall.

ETFE-Folien (F-Clean®, Nowogreen®): Vor- und Nachteile für CAE

Ethylen-Tetrafluorethylen (ETFE) ist ein Hochleistungspolymer, das in Form von Folien (wie F-Clean® von AGC oder Nowogreen® von Nowofol) immer häufiger als Eindeckungsmaterial für großskalige, professionelle CAE-Anlagen verwendet wird, oft als luftgefüllte, isolierende Folienkissen.

Obwohl ETFE-Folien in der Anschaffung teurer sind, erfordert die Bewertung der verschiedenen Techniken (Glas, Kunststoff) einen umfassenden Blick auf die Total Cost of Ownership (TCO). Denn neben den anfänglichen Investitionskosten (CAPEX) müssen auch die langfristigen Betriebskosten (OPEX) mit ins Kalkül gezogen werden. In einem direkten Vergleich zwischen der Eindeckung mit ETFE-Folienkissen (z. B. F-Clean® oder NOWOGREEN®) und der traditionellen Glaseindeckung zeigen sich deutliche Unterschiede, die den ROI (Return on Investment) maßgeblich beeinflussen.

Anfängliche Investitionskosten (CAPEX): Zwar ist das reine ETFE-Material teuer, doch das extrem geringe Gewicht der Folienkissen führt zu erheblichen Einsparungen bei der Unterkonstruktion. Für Glas ist aufgrund seines Gewichts eine wesentlich massivere und teurere Stahlkonstruktion erforderlich. Dies resultiert oft darin, dass Glasprojekte insgesamt höhere initiale Investitionen aufweisen als die leichtere ETFE-Alternative, deren Bau zudem schneller und unkomplizierter erfolgen kann.

Laufende Betriebskosten (OPEX) und Produktivität: Der Haupttreiber für langfristige Wirtschaftlichkeit ist die Energieeffizienz. Mehrlagige, aufgeblasene ETFE-Folienkissen bieten hervorragende Isolationswerte (niedriger U-Wert), was die Heiz- und Kühlanforderungen der Anlage signifikant senkt und damit die Energiekosten reduziert – oftmals der größte variable Kostenfaktor. Im Gegensatz dazu sind die Isolationswerte von Standard-Einscheibenglas deutlich schlechter, während Isolierglas zwar besser, aber auch teurer ist. Ein weiterer zentraler Faktor ist die Produktivität: ETFE-Folien weisen mit bis zu 95 % eine überlegene Lichtdurchlässigkeit über das gesamte Spektrum (einschließlich des erwünschten UV-Lichts) auf, während Glas typischerweise 88–91 % erreicht und das UV-Spektrum oft filtert. Die maximale Lichtausbeute durch ETFE führt zu schnellerem Pflanzenwachstum und potenziell höheren Erträgen pro Anbaufläche, was den Return on Investment beschleunigt.

Haltbarkeit, Risiko und Wartung: Die Lebensdauer von ETFE wird mit über 20 bis 25 Jahren angegeben, wobei das Material extrem UV-beständig und inert ist. Ein entscheidender Vorteil ist die Bruchsicherheit von ETFE (Hagelfestigkeit), wodurch das Risiko von Glasbruch, hohen Reparaturkosten und Ernteverlusten minimiert wird. Glas ist zwar langlebig (30+ Jahre), aber anfällig für Bruch, was zu unvorhergesehenen Wartungskosten und höheren Versicherungsprämien führen kann. Zudem sorgen die Selbstreinigungseigenschaften der glatten ETFE-Oberfläche an vielen Standorten für einen geringeren Reinigungsaufwand als bei Glas, das anfälliger für die Anhaftung von Schmutz und Algen ist.

Anti-Drop-Beschichtung: Als Besonderheit findet man bei ETFE Folien für den Einsatz in Gewächshäusern die Anti-Drop-Beschichtung. Diese permanent wirkende, hydrophile Oberflächenbehandlung ist entscheidend für die Wirtschaftlichkeit und Hygiene in professionellen Gewächshäusern. Sie verhindert, dass sich Kondenswasser in Form von Tröpfchen an der Folieninnenseite bildet, sondern durch Spreizung als Wasserfilm auf der Folie haften bleibt. Dies hat drei wesentliche Vorteile:

Lichtausbeute: Die Beschichtung wandelt Tröpfchen in einen dünnen, abfließenden Wasserfilm um. Dies verhindert, dass die Tröpfchen als Mikrolinsen wirken und bis zu 30 % des Lichts streuen oder reflektieren, was die hohe Lichttransmission (und somit der Ertrag) reduzieren würde. So bleibt die maximale nutzbare Lichtmenge (PAR) weitgehend erhalten.
Krankheitsprävention: Die Anti-Drop-Funktionalisierung verhindert das unkontrollierte Heruntertropfen von Wasser auf die Pflanzen. Wassertropfen auf Blättern sind die Hauptursache für die Keimung von Pilzsporen (z. B. Botrytis) und die Übertragung von Pathogenen. Die Beschichtung trägt somit wesentlich zu einem guten Mikroklima der Pflanze und damit zur Biosicherheit bei.
Vermeidung von Schäden: Herabtropfende Kondenswasser-Tropfen wirken bei Sonne wie Brenngläser. Unschöne, abgestorbene Blattbereiche mindern den Ertrag und die Verkaufbarkeit von z.B. Zierpflanzen oder Salaten.

Zusammenfassend ist die ETFE-Technologie im hochskaligen CAE-Bereich (z.B. Bosman van Zaal, VDH Foliekassen), in dem maximale Kontrolle, Energieeffizienz und hohe Erträge entscheidend sind, oft die wirtschaftlich überlegene Wahl. Obwohl die reinen Materialkosten höher sind, amortisieren sich die Anfangsinvestitionen durch die überlegene Lichtdurchlässigkeit, die erhöhte Energieeffizienz und die deutlich reduzierten Risiken und Wartungskosten über die lange Lebensdauer der Anlage.