Eigenbau
Im Folgenden gehen wir die Schritte durch, welche bei der Errichtung einer Anlage Berücksichtigung finden sollten. Bitte zögern Sie nicht jede Idee die Ihnen Sinnvoll erscheint auch in die Tat um zu setzen. Wir können Ihnen garantieren, das das Ei des Columbus noch nicht gefunden wurde.
Vorwort
Hier bespreche ich den Aufbau einer kleinen Hydroponikanlage. Aquaponikanlagen sind technisch höchst anspruchsvoll und unterliegen auch dem Tierschutz, weshalb ich vor dem Aufbau einer eigenen Anlage dem Leser oder der Leserin eine Studie nahelegen möchte die unter wissenschaftlichen Kriterien darüber berichtet. Natürlich können Sie auch auch bei uns beraten lassen.
Der Bau einer eigenen Anlage für den Hausbedarf oder auch nur das Erlebnis einer eigenen Miniaturfarm, ist betriebswirtschaftlich eine kostspielige Angelegenheit. Die ganzen Aufwendungen zusammengerechnet und den eigenen Stundenlohn auf Null Euro gesetzt, landet man schnell bei 200 bis 300 Euro an einmaligen1 Materialkosten für den Aufbau und bei etwa 50 bis 100 Euro für Dünger, Wasser und Strom - pro Ernte. Wer im Großmarkt schon einmal einkaufen war, wird sich an den Kopf greifen und shoppen gehen.
1) Es gibt zumindest bei der Pumpe einen Verschleiß. Wer seinen Händler in den Wahnsinn treiben möchte, passt gut auf die Quittung auf und tauscht diese einfach bei Defekt um, da sie selten zwei Jahre im Dauerbetrieb überlebt. Das heißt: sorgen Sie für eine Ersatzpumpe schon vor Inbetriebnahme der Anlage !
Wer einen Garten oder Hinterhof zu Verfügung hat und auch mit Sonne rechnen kann und nicht nur seinen überzähligen Beistelltisch einem produktiven Zweitleben zuführen möchte, wird mit etwas mehr Aufwand und ein bisschen technischem Geschick auf seine Kosten kommen, wenn auch nicht in monetärer Hinsicht - wie bereits erwähnt, ja nach Größe der Anlage.
Der perfekte Ort für Hydroponik ist, zumindest in kühleren Breitengraden (mit Frost), das Gewächshaus. In diesem Beitrag werden wir die Anlage außer Haus, aber ohne Gewächshaus gestalten. Also eine Freiland-Hydroponik-Anlage. Diese kann, je nach Wetter, sechs bis acht Monate betrieben werden.
Gestaltung und Dimensionierung
Für den Anfang und diesen Artikel habe ich NFT (Nährstoff-Film-Technik = Nutrient Film Technic) ausgewählt. Diese hat viele Vorteile aber auch die Nachteile muss man erwähnen: Ein besonderer Haken ist der Verlust aller Pflanzen bei defekten Pumpen oder Stromausfall.
Hier finden Sie andere Anlagentypen im Überblick...
Kurzfassung zur NFT Technik:
Pro:
- geringer Nährstoffverbrauch
- geringer Wasserverbrauch
- sehr hoher Ertrag
Kontra:
- hohe Anschaffungskosten
- Stromversorgung nötig
- Kontrollaufwand nötig
- bei Strom- oder Pumpenausfall: Ernte-Verlust
Die Realisierung der Anlage gestaltet sich handwerklich sehr einfach und mit relativ geringem Aufwand. Wir benötigen zuerst einige Meter KG-Rohren (Kanalgrundrohren) um die Gestaltungsmöglichkeiten zu umreißen. Die Verwendung von Kanalgrundrohren hat viele Vorteile. Sie sind Säuren- und Laugenbeständig und durch ihre Verbreitung sehr günstig. Ab etwa 5.- € pro Meter und etwa drei Euro pro Winkel kommt man bei einer 20 Meter-Anlage, mit etwa 50 bis 60 Pflanzen Kapazität, schon mit knapp 100 Euro aus. Diese Rohre sind übrigens nicht Frostsicher -was auch immer Sie im Winter anpflanzen wollen, bitte schreiben Sie mir!
Aufstellungsort
Die verfügbaren KG-Rohrtypen (Biegung, Teilung, etc., Foto siehe unten) erlauben eine große Freiheit bei der Gestaltung der eigenen Anlage. Den einzigen Punkt, den man stets im Hinterkopf haben sollte, ist das nötige Gefälle, das eine Anlage des Typs NFT nötig macht. In Kombination mit der Steig-Leistung der gewählten Pumpe (siehe Tabelle unten) steht auch das maximale Gefälle auf der Rohrstrecke fest. Also von dem Punkt an dem der Nährstoff (Wasser mit Dünger) in die Anlage gepumpt wird, bis zum Abflussbecken, darf der Höhenunterschied nur so hoch sein wie die maximale Förderhöhe der gewählten Pumpe.
Mit der von uns verwendeten Aquarienpumpe ergab sich das diese bei etwa 1,3 Meter Steighöhe Ihre Leistungsgrenze erreicht hat. In unserer Anlage haben wir zusätzlich ein Reservoir von 65 Litern hinzugefügt. Die 20 Meter Rohrleitung die wir dafür verwenden hat also ein Gefälle von etwa 1,2 Meter auf 20 Meter Länge. Weniger Gefälle verringert schnell den Sauerstoffgehalt in der Nährlösung.
Der Bauplan
Es empfiehlt sich eine Skizze anzufertigen, bevor man die Rohre zurechtschneidet (wenn überhaupt nötig) und zusammensteckt. Das Zusammenstecken bedarf etwas körperlicher Anstrengung oder man schmiert etwas Speiseöl auf die Gummidichtung. Das auseinanderzieren der Rohre, sollte man sich geirrt haben oder umbauen wollen, gestaltet sich sehr kraftaufwendig.
Diese Skizze dient der Orientierung um die Ausmaße der Anlage abschätzen zu können. Ein Rohrelement hat einen Meter Länge, Ein Bogen von 90 Grad nimmt etwa 25 X 25 cm Platz ein. Das große blaue Fass dient als Reservoire. Aus diesem wird mit einer Pumpe die Nährlösung in das Rohrsystem gepumpt. Nach dem die Nährflüssigkeit das Rohrsystem verlassen hat wird diese in einer flachen Schale aufgefangen und in das Reservoir zurückgepumpt. Die Pumpe, welche die Schale leer pumpt läuft etwas schneller als die Reservoir-Pumpe (oben). Sinn dieser Konstellation ist: stets genügend Reserve in der großen Tonnen zu haben. Da die Pflanzen (ca. 30 Tomatenstauden) in dieser Anlage bis zu 30 Liter Wasser pro Tag verbrauchen können (in Portugal bei 40 Grad Celsius im Schatten), und wir nur einmal am Tag die Anlage nachfüllen möchten. Dazu die niedrige Pumpleistung (1.3 Meter Steighöhe). Nun muß der Nährstoff aus einer möglichst tiefen Stelle entnommen, aber nur 1,3 Meter nach oben gepumpt werden. Deshalb ist diese Anlagenkonfiguration mit nur einem großen Reservoir nicht realisierbar. Das wäre sie schon, nur bei einer Faßhöhe von einem Meter, einem Gefälle der Rohrleitungen um etwa 1,2 Meter, würde das Einspeiserohr auf einer Höhe von 2,2 Metern liegen. Da will niemand hinklettern um die Pflanzen zu ernten.
Was auf dieser Skizze verloren gegangen ist, ist die dritte Dimension.
Pflanzen
Eine Liste geeigneter Pflanzen finden Sie hier.
Energiebedarf
Jetzt kommen wir zu der Aquariumpumpe, die die Nährlösung umwälzt.
Ein kurzer Hinweis zu den Aquarien-Pumpen für Heimanlagen: Die technischen Daten die verfügbar sind, sind angesichts der Kundenkommentare mehr als Spekulativ um nicht zu sagen als höchst Zweifelhaft zu bewerten. Vergleichsportale, von denen es dazu erstaunlich viele gibt, scheinen als Kriterium eher die Kundenbewertung als technische Messungen zu verwenden. Allen die mit Technik oder Naturwissenschaften zu tun haben stehen hier vermutlich die Haare zu Berge.
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Modell
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Leistung pro Stunde |
Steighöhe in Metern |
Stromverbrauch im Monat 24 Std. a 30 Tage = 720 Std. |
Kosten pro Monat bei 0,35 € pro kWh |
| EHEIM compactON 1000 | bis 1.000 Liter | 1.4 Meter | 15 W x 720 h = 10,8 kWh | 3,78 € |
| EHEIM compactON 12000 | bis 12.000 Liter | 4,2 Meter | 110 W x 720 h = 79,2 kWh | 27,72 € |
| EXCELCO CHJ-900 | bis 900 Liter | 1,5 Meter | 20 W x 720 h = 14,4 kWh | 5,04 € |
| EXCELCO CHI-1500 | bis 1.500 Liter | 1,8 Meter | 25 W x 720 h = 18,0 kWh | 6,30 € |
| Zacro | bis 2.000 Liter | 2,3 Meter | 40 W x 720 h = 28,8 kWh | 10,08 € |
| Evenes HS 35-25 (* | bis 2.600 Liter | 4,0 Meter | 23 W x 720 h = 16,6 kWh | 5,80 € |
Alle Angaben in dieser Liste beruhen auf Herstellerangaben und sind stets mit Zweifel zu betrachten.
*) Das Modell von Evenes ist hier nur als Beispiel genannt, um einen Vergleich zwischen einer hoch optimierten Umwälz-Pumpe und Aquarien-Pumpen zu zeigen. Eine solche Umwälzpumpe kostet zwischen 100 und 200 €. Die übliche Lebensdauer beträgt etwa 15 Betriebsjahre - fragen Sie Ihren Klempner nach einem guten Angebot. Die Aquarienpumpen gibt es ab 20.- €. Bei einem dauerhaften Betrieb sollte man die Stromkosten nicht unterschätzen.
Kontext:
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Hier eine Sammlung von Materialvorschlägen die für eine Hydroponikanlage sinnvoll sind. Dies soll nur eine kostengünstige Auswahl und eine Inspiration sein, was mindestens für eine kleine Heimanlage nötig ist. Bei der Größe der Anlage orientieren wir uns an etwa 20 Tomaten-Pflanzen, die sich mit entsprechenden Mindestabstand in der Anlage dann platzieren lassen. Je nach Pflanze liegt der Platzbedarf in einer solchen Rohr-Anlage mit NFT-Technik bei 15 bis 50 cm Abstand zwischen den einzelnen Plätzen. Da die Wurzeln in Hydroponikanlage wesentlich weniger Platz benötigen als im Freilandanbau, kann man sich - in der Regel - an dem Platzbedarf orientieren, die die Pflanze "überirdisch" benötigt. Für 20 Tomaten mit einem Platzbedarf von jeweils 50 cm kommt man so auf eine Anlagen- (Rohr-) Länge von etwa 10 Meter. So hat jede Pflanze, von der Wurzel aus gerechnet, 25 cm Platz. Die Löcher für die Pflanzen haben also einen Abstand von 50 cm zueinander.
KG-Kanalrohr DN 125, Länge: als 2m und 1m erhältlich Die Kanalrohre und Formstücke aus Hart-PVC sind pflege- und wartungsfrei. Durch die Bauart (also das verwendete Material) spielt der pH-Wert, der sehr sauer werden kann, keine Rolle. Die Ursprüngliche Verwendungszweck toleriert auch aggressive Konzentrationen. Diese Rohre sind für den Einsatz u.a. auf Bauernhöfen konzipiert und resistent gegen starke Säuren und Laugen. Durchmesser: 125 mm Im Baumarkt ab 8,45 €
KG-Bogen DN 125, 87,5° Die Kanalrohre und Formstücke aus Hart-PVC sind pflege- und wartungsfrei. Das weitreichende Sortiment sorgt für optimale Anpassungsmöglichkeiten der geplante Anlage. Durchmesser: 125 mm Im Baumarkt ab 2,95 €
Lochsäge / Topfbohrer Durchmesser etwa 10 cm Der Durchmesser richtet sich nach der Pflanze, für Tomaten haben wir einen 10 cm Bohrer verwendet. Die meisten Töpfe passen nicht genau in das Loch bzw. sind nicht völlig Lichtdicht. Darauf zu achten reduziert das Algenwachstum etwas. Wir empfehlen die Töpfe etwas grösser zu kaufen, also über 10 cm Durchmesser und sie der Seite lang aufzuschneiden. Durch die Überlappung kann der Topf dann exakt in die Öffnung eingesetzt werden. Im Baumarkt ab 15 €
Aquariumspumpe 1200 Liter / Stunde, für etwa 40 Pflanzen ausreichend Zur kontinuierlichen Versorgung der Pflanzen mit fließend Wasser (der Nährstofflösung) sollte man auf die Steigung seiner Anlage achten. Hier muss man einen Kompromiss finden, denn es laufen folgende Ansprüche gegeneinander: Die Steigung, bzw. das Gefälle der verwendeten Rohre - also der Höhenunterschied vom Einlauf (der Einspeisung) bis zum Auslauf sollte etwa 10 cm pro Meter betragen um eine hohe Fließgeschwindigkeit zu erreichen. Das sind 10% Steigung (bei 90 Grad Maximum: 1 Meter Steigung auf 1 Meter Strecke sind 100%). Dies begünstigt die Verwirbelung und somit den Sauerstoffgehalt in der Nährstofflösung. Mit dieser Vorgabe ist der Unterschied vom niedrigste Punkt der Anlage bis zum Höchsten also pro Meter 10 cm: Bei einer 10 Meter langen Anlage sind das ein Meter Höhenunterschied. Rechnet man noch ein Auffangbehälter mit einer Höhe von 30 cm dazu, endet die Anlage und der letzte Setzling auf etwa 1,3 Meter. Wenn man Tomaten plant, ist dann eine Leiter nötig um die Pflanzen zu beschneiden und abzuernten. Man kann die Steigung bzw. das Gefälle der verwendeten Rohre weiter verringern, sollte dann aber mit etwas geringeren Ernteergebnissen rechnen. Im Baumarkt ab 35 €
Regentonne / Weithalsfass 120 Liter Das verwendete Reservoir sollte unbedingt eine Kennzeichnung haben, die das Material als Lebensmittelecht kennzeichnet. In der besprochenen Beispiel-Anlage verwenden wir einen Zwischenspeicher der aber eine zweite Pumpe nötig macht. Dies ist für kleinere Anlagen überflüssig, zwingt einen jedoch je nach Wetterlage den Nährstoffgehalt täglich zu kontrollieren. In heißen Tagen verbrauchen Tomaten im Endstadium etwa 1,2 Liter Wasser pro Tag (in einem offenen System). Das Problem: mit der zunehmenden Verdunstung über die Blätter, steigt der pH- und Ec-Wert. Je nach Pflanze und verwendeter Nährstoffmenge kann das zu unerwünschten Effekten führen. Um das richtige Fass (ob blau oder nicht) zu finden sollten Sie einen Blick auf die Kunststofftypen werfen. Hier ein Artikel dazu. Ab 35.- €
Blumentopf, Pflanzenträger Als "Topf" eignen sich die handelsüblichen Blumentöpfe sehr gut, da sie nicht so schnell an der Sonne zerfallen und günstig zu haben sind. Wir empfehlen etwas größere Töpfe für das einpflanzen. Sie sollten etwas größer sein als die Kontext:
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Sind blaue Plastikfässer für Aquaponik / Aquakultur überhaupt sicher und geeignet? Wenn Sie planen eine eigene Aqua- oder Hydroponikanlage zu bauen, kommt man schnell bei der Suche nach geeignetem Material auf die blauen Kunststofffässer.
Für unsere Zwecke taugliche Fässer sind durch die Zahlen 1, 2, 4 und 5 auf der Beschriftung an der Seite des Behälters gekennzeichnet.
Das bedeutet, dass bei der Verwendung in einem Aquaponiksystem nur sehr geringe Mengen an Kunststoffverbindungen in das Wassersystem gelangen und es sehr lange ohne Zersetzung durch hält.
Nebenbei Haben Sie schon einmal einen Blick auf ein Produkt oder seine Verpackung geworfen und eines der rechts abgebildeten Symbole bemerkt? Haben Sie gedacht, dass das Material recycelbar ist, weil das Symbol aus drei Pfeilen besteht, die einander folgen? Leider ist das nicht unbedingt der Fall. Diese Symbole werden als Resin Identification Codes (RICs) bezeichnet, siehe Abbildung. Die RICs wurden 1988 von der Society of the Plastics Industry (SPI) entwickelt und sind heute in 39 US-Staaten und den meisten EU-Staaten als Gesetz umgesetzt. Laut How2Recycle zielen die RICs darauf ab, "die Identifizierung von Kunststofftypen für die Recycling- und Kunststoffindustrie zu erleichtern". Mit anderen Worten: RICs dienen der Kunststoff- und Recyclingindustrie, nicht unbedingt den Verbrauchern dieser Branchen. Die American Society for Testing and Materials erklärt, dass RICs keine "Recycling-Codes" sind, keine inhärente Recyclingfähigkeit implizieren und nicht in unmittelbarer Nähe von Umweltaussagen (einschließlich Recyclingfähigkeit) stehen sollten. Verbrauchertests von GreenBlue und anderen Organisationen zeigen, dass die Mehrheit der Öffentlichkeit die RICs nicht versteht. Die Interpretationen der Verbraucher reichen von der "Güteklasse" eines Kunststoffs über seine Beliebtheit und die Anzahl der Recycling-Rücksendungen bis hin zu der Annahme, dass ein RIC bedeutet, dass etwas recycelbar ist. Darüber hinaus sind RICs nicht überall auf Tüten, Folien oder anderen Produktverpackungen zu finden, da die Gesetzgebung und die Auslegung der Richtlinien stark variieren. Kontext: |
Die blauen Kunsttoff-Fässer, oft im Baumarkt, Lebensmittelproduktion und in der Landwirtschaft zu sehen, sind meist 55 Gallonen-Fässer (208,20 Liter / 1 gal = 3,7854 L) und relativ sicher für Aquaponik / Aquakultur zu verwenden, da sie oft auch Lebensmittelqualität haben. Die Kennzeichnungen mit den Zahlen 1, 2, 4 oder 5 sind technisch alle geeignet. Einen besonderen Vorteil bietet die Klasse 2. Diese steht für HDPE oder hochdichtes Polyethylen, das für die langfristige Lagerung von Lebensmitteln verwendet wird, da es die stabilste Form von Kunststoff ist. Es handelt sich außerdem um einen UV-stabilisierten Kunststoff, d.h., er kann länger der vollen Sonneneinstrahlung standhalten, ohne zu zerfallen.
Die Konfiguration aus Messen, Steuern und Regeln ist schon fast banal zu nennen. Eine Handvoll Sensoren für wenige Euro genügen um die notwendigen Messungen durch zu führen. Ein Computer mit einem simplen Regelkreislauf in wenigen Zeilen Programmcode sorgt für die entsprechende Dosierung der Nährstoffe ebenso wie für ein ausgeglichenen pH-Wert.
Die Frage die sich nun stellt ist wohl eher: warum kostet ein Fertiggerät für diesen Zweck mehrere Tausend Euro? Unsere Antwort wäre, das mit günstiger Technik (RaspBerry, Linux, etc.) im Prinzip fast keine Kosten anfallen um ein solches Gerät zu bauen - aber die Zuverlässigkeit die in der Industrie verlangt wird, jenseits der Möglichkeiten liegt die man mit eben diesen Zutaten erreichen kann. In Industrieanlagn werden bis heute PLC (Programmable Logic Controller) verwendet. Diese kosten nur wenige hundert Euro und haben eine extrem lange Lebensdauer und gelten als höchst zuverlässig.
Und: Sie sollten uns kein Wort glauben. Schon Rene Descartes, der französische Philosoph strebte nach völliger Gewissheit und stellte so alles in Frage - neben Gott übrigens auch sich selbst. Probieren Sie es einfach selbst aus - vielleicht haben Sie keine so hohen Ansprüche wie wir. Übersicht einiger Do-It-Yourself-Projekte unter Verwendung von Microprozessoren (Arduino, RaspBerry, etc.)
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