Autarkie

Energieversorgung

autarke Energieversorgung

Der Energiebedarf der Modul-Häuser und externen Anlagen (z. B. Aquaponik) wird von kombinierten Technologien kontinuierlich autark gesichert. Vorzugsweise wird das Energie-Management in einem eignen Energie-Container realisiert.

– HCPV Photovoltaik

– Windenergie 

– Wärmepumpen

– Solarenergie

Einige Systeme in der Konzentratorphotovoltaik werden mit aktiver Kühlung betrieben, so dass neben der elektrischen Energie auch thermische Energie genutzt werden kann (CPV-T-Systeme). In CPV-T-Systemen wurden schon Gesamtwirkungs-grade von mehr als 75% realisiert. CPV-Systeme sind am besten an sonnenreichen und trockenen Standorten geeignet.

Dort wird Trinkwasser oft durch Entsalzungsanlagen gewonnen (siehe unter Wassermanagement). Daher ist eine Kombination der CPV-T- und Entsalzungssysteme ideal.

Für die Speicherung der überschüssigen Energie über Batterien oder andere innovative Optionen (Brennstoffzellen) werden modulare Lösungen angeboten.

Energie-Container

Im Energie-Container werden vor allem 2 Arten von Energieerzeugern gemanagt:

– Solaranlage
– Windenergieanlagen

Die Solaranlage lädt die Batterien direkt über die dazugehörige PV-Steuerung (PV = Photovoltaik). Diese Anlage erzeugt Gleich-strom (DC). Der Regler kann Einspeisung bzw. Ladevorgang automatisch oder manuell regeln. Ebenfalls kann die Einspeisung unterbrochen oder abgeschaltet werden.
Die Windenergieanlagen erzeugen Wechselspannung (AC). Jede Windenergieanlage hat einen eigenen Regler und Lastwider-stand.

Die Generatoren der Windenergieanlagen speisen in ihren jeweiligen Regler ein, der die Spannung gleichgerichtet und über einen geregelten Lastwiderstand an die Batterien ausgibt. Dieser ist notwendig, weil bedingt durch die Drehzahl der Rotoren eine zu hohe Spannung erzeugt werden kann, die damit auch für den Ladevorgang zu hoch ist. Die Lastwiderstände regeln pro Windrad die Ausgangsspannung und kompensieren alle Spannungswerte oberhalb der Grenzspannung. Die geregelte Ausgangsspannung lädt dann direkt auf die Batterien. Dabei handelt es sich in der Regel um Bleiakkus. Die Größe des Akkupacks ist an die Summe der Energieerzeuger angepasst.

autarke Wasserversorgung

Während wir ohne Nahrung bis zu 30-40 Tage lang aushalten, können wir ohne Wasser nur 3-4 Tage lang überleben.
Das Sammeln von Regenwasser und die Anwendung von Abwasserbehältern mit Biofiltern ermöglichen einen viel effizienteren Wasserverbrauch. 

Auf der Erde gibt es aber – besonders natürlich in in Afrika – zahlreiche Regionen, in denen der trinkbare Süßwasservorrat schwer zugänglich ist und die Menschen alles dafür tun, um an Wasser zu gelangen. Meerwasser oder Brackwasser sind hingegen in fast unbeschränkter Menge verfügbar. Der Verzehr in großen Mengen ist jedoch gefährlich, weil der hohe Salzgehalt zur Austrocknung führt. Um geringe Mengen Wasser zu entsalzen, genügt ein Destillationsapparat, für größere Mengen werden jedoch besser geeignete Technologien benötigt.

Mit Photovoltaik betriebene Umkehrosmose- und Kondensationssysteme kommen als autarke Lösungen für die Meer- und Brackwasser-Entsalzung auf abgelegenen Inseln oder in dezentralen Siedlungsgebieten zum Einsatz. Diese Systeme können in Inselnetzen mit einem hohen Anteil erneuerbarer Energien als flexible Last wirken und damit Batterien ersetzen.
In abgelegenen Gebieten können mit offgrid-PV-Anlagen elektrifizierte Ultrafiltrationssysteme für die Reinigung von Oberflächen- und Grundwasser eingesetzt werden. So steht auch in Regionen mit schlechter Infrastruktur Frischwasser zur Verfügung. Durch den Einsatz erneuerbarer Energien für die Trinkwassergewinnung können mittel- bis langfristig die weltweiten Entsalzungskapazitäten erhöht werden, ohne dass die CO2 Emissionen steigen.

Unsere modularen Lösungen für Wasserautarkie

Membran-Destillationsanlagen

Membran-Destillationsanlagen werden für die Entsalzung von Meerwasser zur Trinkwassergewinnung eingesetzt. Die Anlagen sind gegenüber Salz und Korrosion unempfindlich, haben einen sehr geringen elektrischen Energiebedarf und arbeiten zum Beispiel auch mit niederwertiger Abwärme als Antriebsenergie. Sie produzieren sehr reines Wasser und sind hoch flexibel und dynamisch im Betrieb.
Wir nutzen ein Teil der elektrischen Energie des CPV-Systems, um die Pumpen eines Entsalzungssystems mit Umkehrosmose zu betreiben. Die thermische Energie des CPV-T-Systems wird in einer zweiten Stufe des Entsalzungsprozesses der Membrandestillation genutzt. So kann wertvolles Trinkwasser effzient aus Salzwasser bereitgestellt werden.

Bei einer Aufbereitung von Brackwasser durch Umkehrosmose kann eine sehr hohe Ausbeuterate von 80% erreicht werden.
In der Membrandestillation wird die im CPV-T-System generierte thermische Energie genutzt. Für das Betreiben der Entsalzungssysteme wird nur ca. 25% der im CPV System generierten elektrischen Energie genutzt. So wird zusätzliche nutzbare elektrische Energie gewonnen.

Kondensationsanlage

Kleine bis mittlere Kondensations-Anlagen eignen sich für dezentrale Trinkwasseraufbereitung (bis ca. 100 Liter pro Tag), wie:

– Kleinverbraucher (einzelne Haushalte)
– Hotels und Ferienanlagen
– kleine Siedlungen mit eigener Wasserversorgung
– Produktion von destilliertem Wasser oder Trinkwasser für kleine oder mittelständische Betriebe

Wasser-Container

Auch für das Wassermanagement empfehlen wir einen eigenen Wassercontainer, in dem gemäß Ihres Realisierungswunsches und Budgets die entsprechenden Modul-Technologien fertig integriert eingerichtet sind.

Vergleichbar mit dem Energie-Container bildet auch der Wasser-Container eine technologische Sammeleinheit, die entsprechend Ihres Konfigurations-Wunschs mit den notwendigen Modulen zur vollständigen Wasseraufbereitung ausgestattet werden kann. Die modulare Bauweise ermöglich zudem innerhalb des Containers eine spätere Modifikation, sollten sich die Anwendungsbedingungen erweitern oder verändern.

ökologische Lebensmittelproduktion -AQUAPONIK-

autarke Lebensmittelproduktion

Sicherlich ist eine komplett autarke Lebensmittelproduktion nicht für jeden gewollt. Trotzdem ist diese – im Sinne der Autarkie und Nachhaltigkeit – ein weiterer wegweisender Schritt. 

Wenn in den Haushalten selbst ein Teil der Lebensmittel ökologisch angebaut wird, so kann das indirekt dazu beitragen, dass der globale Kohlendioxid-Ausstoß weiter sinkt.

In unserem Modul-Konzept haben wir ein modulares, Seecontainer-basiertes Aquaponik-Konzept entwickelt. So kommt “stetig frisch Gemüse und Fisch auf den Tisch”!

Für den Aufbau und die Realisierung skalierbarer Aquaponik-Produktion arbeiten wir mit langjährig erfahrenen Forschungspartnern und Profis zusammen!

Planungs- und Konzeptgrafik einer “Innovative Smart Living – Aquaponikanlage”. Die 40´Seecontainer dienen als Technikräume, Werkstätten, Lager und Verkaufsraum.

"Barsche und Basilikum" - voll integrierte Aquaponik-Anlagen

Aquaponik ist nicht nur ein nachhaltiges Konzept für Pflanzen- und Fischzucht! Aquaponik ist resourcenschonende nährstoffreiche Kreislaufwirtschaft.
Klimaschonend, wassersparend und umweltfreundlich: Aquaponik ist die Zukunft Ihrer autarken Lebensmittelproduktion!

Wie funktioniert die Aquaponik?

Die Aquaponik macht sich die Vorteile von kombinierter Pflanzenaufzucht im Wasser (Hydroponik) und der Fischzucht (Aquakulturen) zu eigen und kombiniert sie zu einem Kreislauf, der sich selbst antreibt.
Für die Aquakultur muss eine hohe Wasserqualität gewährleistet sein, damit die Fische nicht krank werden. Bei der Hydroponik ist es wichtig, dass die Pflanzen genug Nährstoffe haben, um schnell zu wachsen. Das Kreislaufmodell der Aquaponik löst diese beiden Herausforderungen praktisch von selbst. Das Wasser wird aus dem Fischtank mitsamt der Exkremente ins Pflanzenbecken gepumpt. Hier wird das Wasser durch Bakterien gereinigt, die das in den Fischausscheidungen enthaltene Ammonium in Nitrat umwandeln. Das Nitrat wird als Nährstoff von den Pflanzen aufgenommen. Das saubere Wasser fließt im letzten Schritt wieder zurück in den Fischtank. 

Einfach genial!

Der geschlossene Kreislauf der Aquaponik im Überblick

Vorteile für Lebenmittelproduktion und Umwelt

Es entsteht ein fast emissionsfreier ökologischer Kreislauf, der Fisch und Gemüse produziert und Produkte aus dem Supermarkt leicht übertreffen kann. Geeignete Pflanzen sind zum Beispiel Gurken, Chilis und Basilikum. 

Für den Anbau wird weniger Platz und deutlich weniger Wasser benötigt. Für ein Kilo Tomaten werden so nur etwa 35 Liter Wasser verbraucht. In der herkömmlichen Landwirtschaft sind es bis zu 180 Liter.

Weitere Vorteile sind, dass kein Dünger mehr beigefügt werden muss. Es muss kein Unkraut gejätet werden und es gibt keine Angst vor Schneckenbefall. Für die Umwelt ist hervorzuheben, dass durch das geschlossene System kein Nitrat Flüsse oder Grundwasser belastet.

Vertical und Urban Farming sind eine ernst zu nehmende Alternative zur konventionellen Landwirtschaft

Für Lebensmittelautarkie planen, bauen, überwachen und warten wir Ihre Anlage mit langjährig spezialisierten Aquaponik-Partnern!
Ob Hobbyist oder Lebensmittelproduzent – so unterschiedlich Ihre Anforderungen sind, so unterschiedlich sind auch die Lösungen.

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