Forschung: Wärmespeicher für Pflanzenwurzeln

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Prof. Dr. Silke Heßberg mit einer Wärmespeichermatte für Pflanzen, die zu einer Optimierung von Wurzeltemperaturen von Pflanzen und damit zur Verkürzung der Vegetationszeit führen können. Foto: WHZ/Helge Gerischer

Wie lässt sich das Pflanzenwachstum in der kalten Jahreszeit auch ohne zusätzliche Energiezufuhr positiv beeinflussen? Das wollen derzeit Wissenschaftler im Institut für Textil- und Ledertechnik (ITL) der Westsächsischen Hochschule Zwickau (WHZ) herausfinden.

Die Idee der Wissenschaftler und ihrer Partner aus dem Netzwerk LanoTex – Pflanzenklimatisierung ist, die Pflanzen direkt an der Wurzel zu beheizen. Dabei spielen textile Komponenten für passive und aktive Klimatisierung eine Rolle.

Wurzelklimatisierung ist effektiver und spart Energie

„Eine sogenannte Wurzelklimatisierung ist effektiver für die Pflanze und spart wichtige Energie“, erklärt Prof. Dr. Silke Heßberg, die das Projekt seitens der WHZ betreut. „Am Markt gibt es bereits verschiedene Heizsysteme wie beispielsweise Fußbodenheizungen, Systeme mit Warmwasser oder Elektro- und Gasheizungen. Dabei handelt es sich immer um kostenintensive Heizsysteme, da Energie aktiv zugeführt werden muss“.

Für den Aufbau eines passiven Heizsystems – ohne zusätzliche Energiezufuhr – führen die Forscher bekanntes Wissen aus verschiedenen Bereichen zusammen und optimieren es. Wie Team-Mitglied Nancy Schrader von der WHZ gegenüber der TASPO erklärt, nutzen die Wissenschaftler in dem Projekt in Thüringen entwickelte Phase Change Materials (PCM, Phasenwechselmaterial) auf Paraffinbasis.

Im Gewächshaus aufgenommene Sonnenwärme-Energie bei Bedarf wieder abgeben

Das Verhalten des Materials um seinen Schmelzpunkt (Phasenwechseltemperatur) ist nutzbar, um im Gewächshaus aufgenommene Sonnenwärme-Energie später bei Bedarf wieder abzugeben. In dem Forschungsprojekt sind diese Phase Change Materials umhüllt von schützenden Textilen als Matten im Einsatz.

Getestet wurden diese Matten in Gewächshäusern am Institut für Textil- und Ledertechnik und einer Gärtnerei für den Anbau von Feldsalat und Gurken. Zum Nachweis der Wirksamkeit dienten zahlreiche Temperaturmessungen. Die ersten Ergebnisse zeigten laut WHZ eine Ernteverfrühung durch Optimierung der Wurzeltemperatur der Pflanzen.

Marktvorteile für Gärtner durch verkürzte Vegetationszeit

Die Verkürzung der Vegetationszeit bis zur ersten Ernte sowie eine hohe Produktqualität durch das Verhindern von Vegetationsstörungen kann den Gärtnereien Marktvorteile verschaffen. Im Frühjahr wurden die entwickelten Matten sogar für den Spargelanbau getestet.

Positiv ist den Angaben zufolge auch, dass es durch die entwickelte Lösung nicht zur Verschattung im Gewächshaus kommt, das System schadstofffrei ist und die Netto-Kulturfläche nicht verringert wird. Basierend auf den Messergebnissen sollen die auslegbaren PCM-Matten bis zum Jahresende weiterentwickelt und optimiert werden.

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