»Bei der Hybridbeleuchtung geht es nicht darum, LEDs zu ersetzen, sondern darum, Sonnenlicht als steuerbare Ressource in Innenräumen zu nutzen«

Herr Professor Längle, die Indoor-Landwirtschaft verspricht Effizienz und Resilienz, doch die Beleuchtung stellt nach wie vor einen wesentlichen Engpass dar. Warum?

Thomas Längle: Die Beleuchtung beeinflusst sowohl den Strombedarf als auch die Wärmebelastung. Im Rahmen von FutureProteins, einem Fraunhofer-Leitprojekt zu geschlossenen Anbausystemen für alternative Proteinquellen, haben wir hybride Beleuchtungssysteme untersucht, um die Pflanzenproduktion in Innenräumen effizienter zu gestalten als mit künstlichem Licht allein. Selbst moderne LEDs wandeln nach wie vor den größten Teil der zugeführten elektrischen Energie in Wärme um, und diese Wärme muss abgeführt werden, um die Anbaubedingungen stabil zu halten. Die Beleuchtung verbraucht daher doppelt Energie: direkt für die Beleuchtung und indirekt für die Kühlung.

Was bedeutet »Hybridbeleuchtung« in diesem Kontext?

Es geht um mehr als nur darum, LED-Licht mit Tageslicht zu ergänzen. Unser System sammelt Sonnenlicht über eine größere Fläche, leitet es in einen kompakten Strahlengang, trennt es spektral auf, transportiert es durch Faserbündel und mischt es kontrolliert mit künstlichem Licht. Ein wesentlicher Vorteil besteht darin, dass Infrarotstrahlung entfernt werden kann, bevor das Licht in das Innenraumsystem gelangt. Dadurch lässt sich der sichtbare Teil des Sonnenlichts nutzen, während ein Großteil der unerwünschten Wärmebelastung ferngehalten – oder für andere Zwecke umgeleitet – wird.

Was hat das Fraunhofer IOSB in der Praxis unter Beweis gestellt?

Im Rahmen des Projekts wurde ein funktionierender Proof-of-Concept vorgelegt. Am Fraunhofer IOSB wurde ein hybrides Beleuchtungssystem entwickelt und integriert, das die Sammlung von Sonnenlicht, die Kopplung in Lichtleitfasern, den Lichttransport, die Lichtmischung, die spektrometrische Überwachung sowie die Steuerung der spektralen Zusammensetzung umfasst. Das System ermöglicht zudem die Erstellung von »Lichtrezepten« – das heißt, die spektrale Zusammensetzung kann an spezifische Anforderungen angepasst werden. Gleichzeitig haben FutureProteins und damit verbundene Arbeiten gezeigt, dass sich die hybride Beleuchtung – obwohl sie hinsichtlich der physikalischen Effizienz deutlich überlegen ist – unter den derzeitigen Bedingungen wirtschaftlich nicht automatisch auszahlt.

In welchen Anwendungen außer Vertical Farming sehen Sie Potenzial?

Überall dort, wo eine hochwertige Innenraumbeleuchtung benötigt wird, der Zugang zu herkömmlichem Tageslicht jedoch eingeschränkt ist – oder wo Tageslicht zu viel Wärme ins Gebäude bringt. Dazu gehören Fabrikhallen, Bürogebäude, Museen und fensterlose Verkaufsflächen. In solchen Umgebungen könnte eine Hybridbeleuchtung dazu beitragen, die Abhängigkeit von rein künstlicher Beleuchtung zu verringern, gleichzeitig die Lichtqualität zu verbessern und die Kühllast zu senken, die normalerweise mit großen Glasflächen oder hohen Beleuchtungslasten einhergeht. Sonnenlicht bietet ein Vollspektrum-Weißlicht, das künstliche Systeme nicht in gleicher Weise reproduzieren können. Die Hybridbeleuchtung eröffnet eine neue Möglichkeit: die Nutzung von Tageslicht in Innenräumen bei gleichzeitiger Entkopplung der Beleuchtung von der thermischen Belastung. Deshalb ist dieses Konzept nicht nur für die Landwirtschaft von Bedeutung, sondern auch für Innenräume im Allgemeinen.

Thomas Längle ist Sprecher des Geschäftsfelds Advanced Sensing und Leiter der Abteilung Sichtprüfsysteme (SPR).