Ingo Schuch

Humboldt-Universität zu Berlin | HU Berlin · Faculty of Life Sciences

The increasing use of recirculating nutrient solutions and drainage water for irrigation purposes requires effective sanitation methods to minimise the dispersal of plant pathogens. Among these, plant viruses are of particular interest because they cannot be cured. A new disinfection system was tested in regard to its ability to inactivate plant vi...

To the background of discussions on problematical residues in plant-derived foods, the procedure for minimising chlorate content in the electrolytic disinfection of irrigation water is of great importance. As a source of adjustment recommendations was investigated, on the basis of a brine electrolysis plant (single chamber system), how much chlorat...

Recently, official food surveillance discovered high residues of chlorate (ClO3 −) and perchlorate (ClO4 −) in different plant-based foods, which was the start of a big discussion in the EU Commission. There is currently no knowledge about possible ClO3 − uptake quantities in vegetable, when hypochlorite (ClO−) is used as a disinfectant in plant pr...

Physical and chemical disinfection methods are used or are under investigation in greenhouse facilities to minimize the occurrence of pathogens and the application of pesticides in recirculating systems. Since the most of these methods differ in their effectiveness, more investigation is needed to produce healthy plants in a sustainable way. Theref...

The water and carbon footprint of the presented dried tomato value chain is compared to the conventional process. The coupling of pre- and post-harvest processes, namely growing and drying respectively, is analyzed for resource consumption optimization. The growing system of tomatoes (Solanum lycopersicon L. cv, Pannovy) in an energy efficient gree...

Source-separated, nitrified, and decontaminated human urine constitutes a promising plant fertilizer that contains a large share of the nitrogen and phosphorus in household wastewater, and other plant nutrients. However, human urine contains high levels of sodium and chloride that can affect salt-sensitive greenhouse crops. Replacing mineral fertil...

Wiederverwendbares Wasser kommt ohne Desinfektionsmittel nicht aus - vor allem bei der geschlossenen Bewässerung. Chemische Verfahren sind sehr wirkungsvoll, bergen aber die Gefahr von Pflanzenschäden und Desinfektionsrückständen. Ein neues Verfahren soll genau diese Gefahren minimieren. // Zeitschrift Gemüse - Das Magazin für den professionellen...

Consumer and trade organisations demand year-round healthy diets including fresh, high quality vegetables from local producers. However, greenhouse gas emissions (GHG) of heating high-tech greenhouses in northern countries are higher than transporting vegetables produced in southern Europe in unheated tunnels. The aim of this work was to assess GHG...

// Broschüre zur Innovationsförderung des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft: Förderverfahren, Themenfeldern und Beispiele aus der Praxis der Innovationsförderung - Themenschwerpunkt Pflanze. Hrsg. Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE), pp. 23-24 //

Tested in experimental scale, an innovative system for electrolytic water disinfection in greenhouses (SeWiG) was very efficient. It was developed by Humboldt-Universität zu Berlin and newtec Umwelttechnik GmbH. With scaling up this system for industrial greenhouses, the new technology will be tested, validated and optimized under practical conditi...

The research was focused on the identification of interactions between hypochlorite used as a disinfectant for a recirculating tomato production system and the spread of microorganisms, plant characteristics and fruit quality. Potassium hypochlorite (1% KCLO) supplemented once a week for 90 min into different nutrient solution ranks until a free ch...

Im Produktionsgartenbau besteht bei geschlossener Bewässerung ein erhöhtes Verbreitungsrisiko von wasserübertragbaren Pflanzenkrankheitserregern. Hierzu weisen die gängigen Verfahren zur Wasserdesinfektion zwar eine hohe Effizienz bei der Eliminierung von Pilzen und Bakterien auf, können aber Viren nur mit hohem Energieaufwand (Wärmebehandlung > 90...

Zu den großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts gehört die Folgeneindämmung des durch Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) verursachten Klimawandels. Hierbei ist der Agrarsektor ein beachtlicher Emittent, darunter die wachsende Gewächshausbranche mit CO2-Emissionen. Daher erforscht und entwickelt das MinTHG-Konsortium, bestehend aus mehrere...

Zu den großen Herausforderungen des 21. Jahrhunderts gehört die Folgeneindämmung des durch Treibhausgasemissionen (THG-Emissionen) verursachten Klimawandels. Hierbei ist der Agrarsektor ein beachtlicher Emittent, darunter die wachsende Gewächshausbranche mit CO2-Emissionen. Daher erforscht und entwickelt das MinTHG-Konsortium, bestehend aus mehrere...

In der Machbarkeitsstudie ELGEVOS wurde der Gewächshausbetrieb durch eine computersimulierte Lastverschiebung entsprechend den Preisschwankungen am Strommarkt optimiert, um geringere Stromkosten zu erreichen. Dabei wird die im konventionellen Betrieb auf Zeiten mit hohen Strompreis fallende Last reduziert bzw. auf einen späteren Zeitpunkt mit niedr...

The integration of agricultural production systems into urban areas is a challenge for the coming decades. Because of increasing greenhouse gas emission and rising resource consumption as well as costs in animal husbandry, the dietary habits of people in the 21st century have to focus on herbal foods. Intensive plant cultivation systems in large ci...

In zirkulierenden Bewässerungssystemen kann es zu einer Anreicherung und Verbreitung von Phytopathogenen kommen. Dies macht phytosanitäre Maßnahmen notwendig. Im Rahmen dessen wurde das System zur elektrolytischen Wasserdesinfektion in Gewächshäusern [SeWiG] entwickelt. Da beim Einsatz dieser Methode unter anderem Chloratanionen als Nebenprodukt en...

Die anstehenden Veränderungen im Energiesektor im Zuge der Abkehr von fossiler Energie hin zu den erneuerbaren Energien sind groß. Um auch zukünftig die Versorgungssicherheit zu gewährleisten, bilden Energiespeicher und energieeffiziente Maßnahmen zentrale Elemente dieser Veränderungen. Dies gilt sektorenübergreifend und für alle Wirtschaftszweige,...

Die HU Berlin hat mit der Fa. newtec das System zur elektrolytischen Wasserdesinfektion in Gewächshäusern (SeWiG) entwickelt. Dabei wird vor Ort mittels Elektrolyse aus einer Sole (KCl) eine Desinfektionslösung (KClO) produziert. Diese wird in einem Speichertank bevorratet und bei Bedarf über eine sensorbasierte Dosierung dem Gießwasser bzw. der Nä...

Von der HU Berlin und Fa. newtec wurde das System zur elektrolytischen Wasserdesinfektion in Gewächshäusern (SeWiG) entwickelt. Das bereits im kleinen Versuchsmaßstab erfolgreich getestete Desinfektionssystem wird nun unter Praxisbedingungen auf große Gewächshäuser mit entsprechenden Wasservolumina hoch skaliert und optimiert. In der gärtnerischen...

Von HU und Fa. newtec wurde das System zur elektrolytischen Wasserdesinfektion in Gewächshäusern (SeWiG) entwickelt. Das bereits im kleinen Versuchsmaßstab getestete Desinfektionssystem wird nun unter Praxisbedingungen auf große Gewächshäuser mit entsprechenden Wasservolumina hoch skaliert und optimiert. In der gärtnerischen Praxis besteht vor alle...

Um die Übertragung wasserbürtiger Phytopathogene zu unterbinden, kommt der Desinfektion von Gießwasser bzw. Nährlösung eine zentrale Bedeutung zu. Das von der Firma newtec und der HU Berlin entwickelte System zur elektrolytischen Wasserdesinfektion in Gewächshäusern (SeWiG) ist wirksam gegenüber einem breiten Spektrum an pflanzlichen Krankheitserre...

An increasing amount of greenhouse vegetables is produced using hydroponic systems. The used mineral fertilizers are often generated in energy consuming processes (esp. nitrate in Haber-Bosch) or gained from finite resources (esp. phosphate rock). Recovering the respective nutrients from waste streams is a promising option to make crop production m...

Due to the fact that greenhouses need big amounts of energy (esp. for heating purposes in temperate zones), there is a growing interest on new technical systems to save energy and fossil resources. In this context, the inclusion of active solar thermal systems in greenhouses for energy harvesting and plant production represents an interesting solut...

Gegenwärtig liegt der Anteil der erneuerbaren Energieträger (z.B. Wind- und Sonnenenergie) bei der jährlichen Stromerzeugung in Deutschland bei etwa 35%. Bis zum Jahr 2030 will die Bundesregierung diesen Anteil auf 50% erhöhen. Andere EU-Staaten haben ähnlich Pläne. Prognosen zeigen, dass dies die Volatilität (Schwankung) der Stromerzeugung und -pr...

In Germany, the growing introduction of electricity generated from renewable energy creates variability on electricity tariffs. The present research is based on the idea of taking advantage of low electricity prices for supplemental illumination in greenhouse production. Due to the variation of electricity prices, also the application of the lighti...

Im ELGEVOS-Verbund (bestehend aus IGZ, HU und Fraunhofer IWES) sollen Konzepte für Gewächshäuser entwickelt werden, die sich auf eine zunehmende Nutzung von erneuerbaren Energien einstellen (Ziel der Bundesregierung: 50 % bis 2030) und der damit einhergehenden Volatilität des Stromangebots bzw. der Strompreise begegnen. Die Lösungsansätze sollen de...

Currently, about 33% of Germany’s annual electricity is generated from renewable sources like wind and sun. Until 2030, the German government wants to increase this proportion to 50%. Other EU countries have similar plans. Predictive models indicate that this aim will lead to an increase in volatility of the energy supply and will also affect elect...

Bei der Nutzung von Oberflächenwasser zur Bewässerung und einer Wiederverwendung des überschüssigen Wassers ist das Verbreitungsrisiko von Pflanzenkrankheitserregern erhöht. Dies bedingt eine effektive Wasserdesinfektion. Hierzu wurde zunächst in vitro die Wirksamkeit einer durch Salzelektrolyse erzeugten Desinfektionslösung zur Inaktivierung von p...

Die Minimierung von Chlorat bei der elektrolytischen Gießwasserdesinfektion ist aufgrund problematischer Chloratrückstände in pflanzlichen Lebensmitteln von Bedeutung. Im Hinblick auf verfahrenstechnische Optimierungsvorschläge wurde daher am Beispiel einer Salzelektrolyseanlage (Einkammersystem) geprüft, wie viel Chlorat beim Herstellungsprozess d...

Im ZINEG-Projekt wurden an mehreren Standorten Zukunftskonzepte für Unterglaskulturen entwickelt mit dem Ziel, den Energieverbrauch wesentlich zu senken und CO2-Emissionen zu reduzieren. An den Standorten Berlin, Hannover, Schifferstadt und Osnabrück entstanden Projekte mit unterschiedlichen Konzepten aber gleichgerichteter Zielsetzung. Die Pflanze...

Der Wiederverwendung von Gießwasser kommt v. a. bei geschlossenen Bewässerungssystemen eine immer größere Bedeutung zu. Ein Problem des rückgeführten Drainwassers ist das Verbreitungsrisiko wasserbürtiger Phytopathogene im Pflanzenbestand. Daher ist ein Verfahren zur pflanzenverträglichen Wasserdesinfektion notwendig, mit dem eine hohe Wirksamkeit...

This study evaluated if an Artificial Intelligence climate forecasting model can be considered as a useful tool for saving energy in semi-closed greenhouses. Preliminary results are presented on the 5-Minutes prediction of the internal air temperature and humidity modeled with Artificial Neural Networks (ANN). Since the final goal of the simulation...

Seit vielen Jahren wird das Konzept semigeschlossenes Gewächshaus für den Gemüsebau weiterentwickelt. Ziel ist es, den Heizenergiebedarf zu senken, die durch Verwendung fossiler Brennstoffe entstehenden CO2-Emissionen drastisch zu vermindern und höhere Erträge durch länger zu realisierende CO2-Anreicherung am Tage zu erzielen. Für die Wirtschaftlic...

We present an application of time-series prediction to the climate inside a greenhouse. We use an Artificial Neural Network (ANN) model to predict the air temperature and relative humidity inside the greenhouse 5 minutes in advance. Such a model generates a One Step Prediction (OSP). We iterate this OSP to get Long-Term Predictions (LTP), thus gene...

Wasser kann hinsichtlich seiner Nutzungsart sowie seiner chemischen, physikalischen und mikrobiologischen Parameter sehr unterschiedlich sein. So bestehen Nährlösungen für Hydrokulturen, im Vergleich zum Trinkwasser, aus einer Vielzahl an anorganischen und organischen Substanzen in höherer Konzentration. Dies muss bei der Übertragung der Elektrolys...

// Zeitschrift außenraum (ISSN 2199-7144), Ausgabe 3, pp. 22-27 // Angesichts steigender Energiekosten und zunehmender Umweltbelastungen durch fossile Brennstoffe geht der Trend in Forschung und Entwicklung bei der Gewächshaustechnik in Richtung einer weiteren Absenkung des Wärmeverbrauchs von Gewächshäusern und hin zum Umstieg auf erneuerbare Ener...

Six years ago, four universities and five research institutes started the joint research project ZINEG. Their goal was to produce plants in greenhouses with minimal consumption of fossil energy. In a system oriented approach they combined process engineering and cultivation measures. At the IGZ, research focused on cultivation measures in order to...

The classic methods for energetic evaluation of greenhouses are not sufficient to completely and precisely evaluate the components of a closed installation consisting of a greenhouse, solar techniques and heat storage. Therefore it is necessary to extend the spectrum of methods. For this purpose a few evaluation parameters of climate and solar tech...

2009 to 2014, the joint research program ZINEG is carried out in Germany. Its main aim is to reduce the consumption of fossil fuels and hence the CO2 emissions up to 90% for production in greenhouses. At Humboldt University the research is focused on using a greenhouse system as solar thermal collector with above-ground heat storage. During the tom...

An advanced prototype of a phytomonitor was developed at Humboldt University in the frame of the national ZINEG project for low energy greenhouses (www.zineg.de). Ten leaf cuvettes were allocated to different tomato leaves in the canopy to get a representative average of the gas exchange of younger and older leaves under shaded and non-shaded condi...

The main objective of this paper is to fit temperature and humidity as a natural system of ordinary differential equations for different scenarios with asymmetrical histograms, as well as satisfying somehow sensitivity and robustness by using their derivatives and integrals. First, the scenario with lower humidity corresponding to dry conditions is...

Verschiedenste Methoden wurden bisher auf ihre Eignung zur Minimierung der Ausbreitung von Pflanzenpathogenen in rezirkulierenden Wassersystemen geprüft. Zu diesen gehören die Langsamsand-/Lavagranulatfiltration, UV-Bestrahlung, Erwärmung, Ozonierung, der Zusatz nichtionischer Tenside und das Chloren. Während einige Methoden pathogenabhängig eine h...

Bei geschlossenen Bewässerungssystemen und einer Wiederverwendung des Gießwassers ist das Verbreitungsrisiko von wasserbürtigen Phytopathogenen erhöht. Demnach kommt der Wasserdesinfektion eine besondere Bedeutung zu. Wichtig hierbei ist eine breite Inaktivierung von Pilzen, Bakterien und Viren ohne den Pflanzenbestand negativ zu beeinflussen. Hier...

Die Entwicklung im Unterglasanbau zeigt, dass heutzutage Gemüse auf hohem Niveau produziert wird. Combined Farming spiegelt dabei nur einen Sektor wider, der in der Vergangenheit mit der Kombination aus intensivem Gemüseanbau und der Fischproduktion oder der Algenproduktion in Verbindung gebracht wurde. Zukunftsorientiert wird eine weitere Form die...

Die Klimaregelung in Gewächshäusern erfolgt meist nach fest eingestellten Sollwerten (z.B. für Tag-/Nacht-Temperatur, maximale Luftfeuchte, CO 2 -Begasung und Zusatzbelichtung). Die Festlegung der Sollwerte erfolgt dabei häufig nach Erfahrungswerten zur Kulturführung und ökonomischen Kennzahlen, die individuell an die aktuellen Rahmenbedingungen an...

Angesichts wachsender Energiekosten und Umweltbelastungen durch fossile Brennstoffe ist die Steigerung der Energieeffizienz bei Gewächshäusern von großer Bedeutung. Daher wurde die ZukunftsInitiative NiedrigEnergieGewächshaus (ZINEG) initiiert. Das Gesamtziel der von 2009 bis 2014 durchgeführten nationalen Verbundforschung war es, den fossilen Wärm...

Ziel des Berliner Teils der ZINEG war die Weiterentwicklung des Konzeptes zur Nutzung von Gewächshäusern als Sonnenkollektoren zur Verminderung des Einsatzes von fossilen Brennstoffen. Solarkollektorgewächshäuser sind Anlagen, bei denen die einfallende Solarenergie zur Pflanzenproduktion und Beheizung des Gewächshauses selbst dient, sowie im Übersc...

Für den Gemüsebau entwickelte geschlossene Gewächshäuser koppeln Solarenergie an Tagen mit hoher Einstrahlung aus, speichern diese und nutzen sie für die Heizung in kühlen und dunklen Perioden. Der optimale Betrieb dieser Gewächshäuser erfordert neue Ansätze für die Klimaregelung: Im Fall der Wärmeauskopplung bleibt die Lüftung geschlossen – Temper...

Die Klima- und Prozesssteuerung in Gewächshäusern erfolgt überwiegend nach Innenklima- und Wettermessdaten. Bezüge zu pflanzenphysiologischen Prozessen werden dabei nicht hergestellt. Im Rahmen des ZINEG-Verbundvorhabens wurde das Bermonis-System zur Erfassung von Phytosignalen entwickelt, die zur Steuerung von Gewächshausprozessen genutzt werden k...

Das technische Konzept des Berliner semi-geschlossenen Gewächshauses unterscheidet sich von anderen Ansätzen in 3 Komponenten: 1. flexibler Betrieb der Wärmepumpe, 2. Nutzung von oberflächigen Wasserreservoirs für die Wärmespeicherung, 3. stille Kühlung mit Rippenrohrwärmetauscher unter dem Dach.

A semi-closed solar collector greenhouse was tested to evaluate the yield and the energy saving potential compared with a commercial greenhouse. As such, new algorithm for ventilation, carbon dioxide (CO2) enrichment, as well as for cooling and heating purposes initiated by a heat pump, cooling fins under the roof and a low temperature storage tank...

// Zeitschrift Gemüse - Das Magazin für den professionellen Gemüsebau (ISSN 0016-6286), 49(10), pp. 10-13 // Angesichts steigender Heizkosten und Umweltbelastungen durch Nutzung fossiler Brennstoffe bekommt der Einsatz von Energieschirmen in Gewächshäusern eine immer größere Bedeutung. Normalerweise werden Schirme nachts verwendet und bleiben tagsü...

Werden Gewächshäuser geschlossen betrieben, kommt es zu einer Akkumulation von Wasserdampf im Inneren. Dies kann phytosanitäre Probleme verursachen oder physiologische Funktionen wie die Fruchtbildung beeinflussen. Hierzu gibt es differente Aussagen. So konnte bei Versuchen am IGZ ein Zusammenhang zwischen hoher relativer Luftfeuchte und vermindert...

Um Gewächshäuser als Sonnenkollektoren zu nutzen, müssen Kühleinrichtungen im Inneren eingesetzt werden, um die überschüssige Wärme bei hohen solaren Einstrahlungsraten entziehen zu können. Aus physikalischer Sichtweise ist der Dachraum der geeignete Ort dafür, da warme und feuchte Luft infolge des Dichteunterschiedes aufsteigen. Deshalb wurden im...

Im Versuchsjahr 2011 wurden die Ergebnisse aus 2010 zur energetischen Bewertung des Kollektorsystems bestätigt. So konnte auch im zweiten Versuchsjahr nahezu die Hälfte der eingestrahlten Solarwärme aus dem Kollektorgewächshaus gewonnen werden. Dabei entstanden ca. 44.000 Liter Kondensationswasser (144 l/m²) an den Kühlrohren im Dachbereich. Diese...

Special monitoring systems, which measure phytosignals under production conditions, are used to obtain and transfer plant information online in a non-destructive manner. These gas change monitoring systems are suitable for continuous measurements of transpiration and photosynthesis of greenhouse cultures. At Humboldt-Universität zu Berlin one such...

The conventional method for calculating the heat demand in greenhouses uses the difference of inside and outside air temperature as well as heat consumption coefficients (Ucs-values). These values give an indication of the sensible heat loss at a temperature difference of 1 K on 1 m2 covering material. However, greenhouses also lose latent heat by...

Due to the climate change and increasing prices for fossil fuels, a new climate strategy for closed greenhouses was developed at the Humboldt-Universität zu Berlin and compared to a conventional climate strategy. One of the main objectives of this study was to investigate the effects of climate conditions in a closed greenhouse on plant growth, fru...

Closed and semiclosed greenhouses are used to collect thermal solar energy and for cooling technology. Other than the problem of long-term energy storage in closed greenhouses, the assembly and capacity of cooling and heating systems and the operational control of the microclimate and energy management system are the focus of research and developme...

Gewächshäuser ähneln mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion den Solarkollektoren. Daher bietet sich eine parallele Nutzung als gärtnerische Produktionsstätte und thermischer Solarkollektor an. Hierzu wurde an der HU Berlin eine moderne Versuchsanlage errichtet.

Da Gewächshäuser mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion prinzipiell thermischen Solarkollektoren ähneln, bietet sich eine bivalente Nutzung als Produktionsstätte für Pflanzen und thermischer Solarkollektor an. Das Berliner Teilprojekt im Forschungsverbund ZINEG untersucht mit einem veränderten technischen Konzept der Kühlung und Wärmespeich...

Da Gewächshäuser mit ihrer strahlungsdurchlässigen Konstruktion thermischen Solarkollektoren ähneln, bietet sich eine parallele Nutzung als gärtnerische Produktionsstätte und thermischer Solarkollektor an. Hierzu entstand innerhalb des Forschungsverbundes ZINEG an der Humboldt-Universität zu Berlin ein modernes Solarkollektorgewächshaus als Venloba...

Dado que los invernaderos semejan colectores de energía solar gracias a su estructura transparente, es factible usarlos para el doble propósito de cultivar plantas y obtener energía térmica solar. El proyecto de cooperación ZINEG tiene una estación experimental en Berlín, la cual se dedica a la investigación de un sistema técnico de enfriamiento ad...

Alle Zineg-Versuche erfolgen mit dem Ziel, den Verbrauch fossiler Energieträger, sowie den Ausstoß von fossilem CO2 so weit wie möglich zu reduzieren. Die Realisierung der angestrebten Energieeinsparung soll durch einen systemorientierten Ansatz erfolgen, bei dem sowohl technische Innovationen als auch pflanzenbauliche Maßnahmen in Kombination zum...

Den eigenen Internetauftritt anzubieten, gehört mittlerweile für viele Lehr- und Forschungseinrichtungen zum guten Ton. Mitunter existieren auch webbasierte Ansätze, bei denen die eigenen Anlagen und Versuche öffentlichkeitswirksam präsentiert werden. Gleichermaßen sollte in den Agrar- und Gartenbauwissenschaften die Außendarstellung der eigenen Ve...

Der ökologische Landbau ist keine Modeerscheinung. Bereits 1924 wurde die biologischdynamische Wirtschaftsweise eingeführt. Aber auch andere Formen des ökologischen Anbaus, wie der organisch-biologische oder der „Natürliche Landbau“, haben eine lange Tradition.

Die Arbeit beschäftigt sich mit den Grundlagen, den möglichen Inhalten und der Funktionsweise eines Fachinformationssystems zur sachgerechten Gehölzverwendung im Freiland. Es wird näher darauf eingegangen wie man ein solches Informationssystem entwirft und richtig plant. Im Laufe der Entwurfsplanung werden komplexe Zusammenhänge mit Hilfe von Model...

Menschen brauchen das Grün und sie haben sich von jeher gerne im Grünen aufgehalten. Allerdings stellt dieses Verlangen Planer und Ausführende in der Außenbegrünung immer wieder vor schwierige und wichtige Entscheidungen. So sollten die Eigenschaften, die Ansprüche und der Verwendungszweck des Gehölzes dem gewählten Standort mit seinen spezifischen...