Was wäre, wenn aus einem Gewächshaus eine neue Art der Autarkie entstünde?

Zunächst beginnt alles im Kleinen. Ein etwa 20 m² großer BIOTOPE-Prototyp existiert bereits. Dort wurden grundlegende Funktionen praktisch demonstriert. Nun geht es darum, daraus größere, reproduzierbare Anlagen zu entwickeln.

Der Gedanke dahinter lässt sich jedoch weiterspannen: Was geschieht, wenn ein relevanter Teil unserer Lebensmittel in Strukturen wächst, deren Hülle zugleich Strom und Wärme liefert?

Dann wäre landwirtschaftliche Fläche gleichzeitig Teil unserer Energieversorgung. Pflanzenproduktion, Wasserhaushalt und Energiegewinnung würden räumlich zusammenrücken. Was heute häufig in getrennten Anlagen organisiert wird, könnte sich innerhalb eines gemeinsamen Systems ergänzen.

Ein Gewächshaus besitzt mehr Oberfläche als die Grundfläche, auf der seine Pflanzen wachsen. Dach und Seiten bilden eine räumliche Hülle. Genau darin liegt eine interessante Möglichkeit.

Für eine erste Modellrechnung setzen wir je Hektar Kulturfläche drei Hektar gesamte Hüllfläche an. Davon betrachten wir zwei Hektar als energetisch geeignet. Bei einer technischen Nutzbarkeit von 80 Prozent bleiben 1,6 Hektar aktive Solarfläche pro Hektar Kulturfläche.

Teilen wir diese aktive Fläche gedanklich zu 70 Prozent auf Photovoltaik und zu 30 Prozent auf eigenständige Solarthermie auf, ergeben sich 1,12 Hektar für Stromgewinnung und 0,48 Hektar für Wärmegewinnung.

Die Hülle wird damit zu einer produktiven Oberfläche. Unter ihr wachsen Lebensmittel; in ihr wird Sonnenenergie nutzbar.

Nehmen wir als vorläufigen Bezugswert 2,5 Millionen Hektar für einen relevanten Anteil pflanzlicher Lebensmittelproduktion an. Wenn zehn Prozent dieser Modellfläche mit BIOTOPE-Strukturen bewirtschaftet würden, wären das 250.000 Hektar Kulturfläche.

Das ist eine gewaltige Größenordnung. Sie dient hier dazu, die Dimension des Gedankens sichtbar zu machen.

Mit den zuvor beschriebenen Annahmen ergäben sich daraus 400.000 Hektar aktive Solaroberfläche: 280.000 Hektar Photovoltaik und 120.000 Hektar Solarthermie.

Bei angenommenen Jahreserträgen von 180 kWh Strom je Quadratmeter PV-Fläche und 400 kWh nutzbarer Wärme je Quadratmeter Solarthermiefläche führt die Rechnung zu:

In den Modellfällen mit 20, 30 und 40 Prozent der angenommenen Bezugsfläche steigen diese Werte entsprechend:

Diese Szenarien sind keine Ausbaupläne. Sie zeigen, weshalb es sich lohnt, die gemeinsame Nutzung von Sonnenlicht, Fläche und Pflanzenraum in größeren Zusammenhängen zu betrachten.

Ja. Zum Vergleich: Deutschlands Bruttostromverbrauch lag nach den im Ausgangsdokument genannten Zahlen 2025 bei rund 528 TWh. Die modellierten 504 TWh entsprechen rechnerisch etwa 95 Prozent dieser Jahresmenge.

Das bedeutet noch keine Versorgung zu jeder Stunde. Aber es macht sichtbar, dass wir bei einer großflächigen Anwendung über einen erheblichen möglichen Beitrag sprechen.

Auch der Flächenvergleich ist aufschlussreich: Die 250.000 Hektar des kleinsten Modellfalls entsprechen rund 1,5 Prozent der etwa 16,6 Millionen Hektar landwirtschaftlich genutzter Fläche Deutschlands.

Die „zehn Prozent“ unserer Rechnung beziehen sich also auf den angenommenen Bezugswert von 2,5 Millionen Hektar. Und die aktive Solaroberfläche entsteht an den Hüllen – sie beansprucht nicht noch einmal dieselbe Fläche als zusätzlichen Boden.

Genau das ist der zentrale Gedanke.

Der Pflanzenraum soll Bedingungen bieten, die sich an unterschiedliche Kulturen anpassen lassen. Licht, Temperatur, Feuchtigkeit und Luftbewegung wirken zusammen. Gemüse, Beeren, empfindliche Früchte und weitere geeignete Kulturen könnten in entsprechend geführten Bereichen wachsen.

Dabei geht es auch um neue regionale Möglichkeiten. Welche Lebensmittel könnten wir näher an den Menschen erzeugen, die sie essen? Welche Kulturen würden von einem geschützten, geregelten Klima profitieren?

Auch subtropische oder tropische Früchte gehören in diese Überlegungen. Wo die Bedingungen sinnvoll geschaffen werden können, könnten sie das regionale Angebot ergänzen. Welche Arten sich dafür eignen, hängt vom Standort und ihrem jeweiligen Bedarf ab.

Die spannende Perspektive ist eine Landwirtschaft, die ihre Pflanzenräume gezielt gestaltet und die dafür benötigten Energie- und Wasserfunktionen gleich mitdenkt.

Ein großer Teil davon wird zu Wärme. BIOTOPE will auch diesen Anteil nutzen.

Die Luft in den Kanälen umströmt die PV-Lamellen, nimmt Wärme auf und steigt nach oben. Über einen Wärmetauscher kann daraus Warmwasser entstehen – beispielsweise für die Anlage selbst, für Reinigung, Duschen oder andere Anwendungen in der Nähe.

Damit erfüllt derselbe Vorgang mehrere Aufgaben: Die Lamellen werden gekühlt, Wärme wird transportiert und eine weitere nutzbare Energieform steht zur Verfügung.

Diese Wärmerückgewinnung aus den PV-Lamellen ist in der oben genannten Solarthermie-Rechnung noch nicht enthalten. Wie viel zusätzlich nutzbar wird, muss die weitere Entwicklung zeigen.

Hier begegnen wir wieder dem Leitgedanken von BIOTOPE: Das Sonnenlicht möglichst umfassend nutzen und seine Wirkungen miteinander verbinden.

Ja – und gerade dieser Wechsel macht das System so faszinierend.

Unter geeigneten Bedingungen kann die Hülle nachts Wärme an den Himmel abstrahlen und dadurch abkühlen. Eine Größenordnung von etwa 100 Watt Kühlleistung pro Quadratmeter wird im Modell als günstiger Auslegungswert betrachtet. Die tatsächliche Wirkung hängt unter anderem von Bewölkung und Luftfeuchte ab.

Diese Kälte lässt sich mit Wärmetauschern und gegebenenfalls Speichern für die Kondensation von Wasserdampf nutzen. Ein Teil des Wassers, das Pflanzen tagsüber abgegeben haben, könnte so zurückgewonnen werden.

Pflanzenwachstum, Verdunstung, Nachtkühlung und Wasserrückgewinnung werden damit Teile eines lokalen Kreislaufs. Gerade für Regionen, in denen Wasser kostbar und knapp ist, eröffnet das eine wichtige Perspektive.

Auch dann bleibt der Pflanzenraum aktiv. Die Aufgaben des Systems verschieben sich mit dem verfügbaren Licht.

An dunklen Tagen bekommt das Pflanzenlicht Vorrang. Bei stärkerer Sonne kommen Stromproduktion und Wärmegewinnung wieder hinzu. Für wärmeliebende Kulturen können gespeicherte Wärme und bei Bedarf zusätzliche Beleuchtung eingesetzt werden.

Das Grundprinzip lässt sich einfach beschreiben:

Speicherung erweitert diese Möglichkeiten. Batterien können kurzfristige Stromschwankungen ausgleichen. Große wasserbasierte Wärmespeicher – die sogenannten „Hot Lakes“ – könnten Wärme für spätere Zeiten bereithalten.

So entsteht die Vorstellung eines Systems, das mit Tageszeiten und Jahreszeiten arbeitet und seine Funktionen entsprechend gewichtet.

Das ist eine wichtige Gestaltungsfrage. Größere BIOTOPE-Strukturen sollen Pflanzenhabitat und Landschaft gemeinsam berücksichtigen.

Leichte, gegliederte Hüllen könnten sich an unterschiedliche Geländeformen und Kulturen anpassen. Reparierbarkeit, lange Nutzungsdauer und ein sparsamer Materialeinsatz gehören dabei zum Entwicklungsansatz.

Auch die erzeugte Biomasse eröffnet weitere Möglichkeiten: Ein Teil könnte beispielsweise zu Fasern, Dämmstoffen oder langlebigen Bauteilen verarbeitet werden.

Die Perspektive reicht damit über eine einzelne Ernte hinaus. Landwirtschaft, Energieversorgung und regionale Herstellung könnten enger miteinander verbunden werden.

Sinnvoller Handel und der Austausch zwischen Regionen bleiben wertvoll. Gleichzeitig können wir fragen, welche Lebensmittel sich in guter Qualität näher an ihrem Verbrauchsort erzeugen lassen.

Weniger unnötige Transporte und mehr lokale Wertschöpfung wären mögliche Vorteile. Dieser Wandel sollte gemeinsam mit den Menschen gestaltet werden, deren Lebensgrundlagen heute an bestehenden Lieferketten hängen.

Deshalb gehört der Zugang zur Technik zur Vision. Regionen, die heute beispielsweise Blumen oder Früchte für den Export produzieren, sollen dieselben Möglichkeiten für ihre eigene Versorgung entwickeln können: Lebensmittel, Strom, Wärme und Wasser.

Lokale Autonomie und internationale Zusammenarbeit können sich dabei gegenseitig stärken.

Dass gute Lebensqualität nicht zwangsläufig immer mehr primären Aufwand erfordern muss.

Wenn eine Hülle mehrere Aufgaben übernimmt, Wärme weitergenutzt wird, Wasser im Kreislauf bleibt und Lebensmittel nahe bei den Menschen wachsen, können sich viele einzelne Verbesserungen zu einer größeren Wirkung verbinden.

Jürgen Kleinwächters erweitertes Fermat-Prinzip beschreibt dafür eine Leitfrage: Wie lässt sich mit möglichst geringem primärem Aufwand möglichst viel gute Lebensqualität ermöglichen?

BIOTOPE überträgt diesen Gedanken auf einen konkreten Lebensraum. Die Natur liefert die Inspiration: Ihre Strukturen schützen, versorgen, regeln und tauschen aus – häufig gleichzeitig und mit erstaunlich wenig Material.

Indem die Entwicklung weiterwächst.

Der kleine Prototyp ist da. Als nächste Stufe ist ein größerer Demonstrator in Deutschland geplant, der die industrielle Umsetzung vorbereitet. Die vorgesehene 2.000-m²-Anlage mit Muni Seva Ashram in Indien eröffnet anschließend eine konkrete Perspektive für eine größere Anwendung.

Dafür braucht es Menschen aus Landwirtschaft, Forschung, Industrie und Energieversorgung, die gemeinsam bauen, lernen und weiterentwickeln.

Wir müssen heute noch kein fertiges landesweites System entwerfen, um sein Potenzial ernst zu nehmen. Wir können mit einer überschaubaren Anlage beginnen und dabei die größere Möglichkeit im Blick behalten.

Der Keimling ist da. Jetzt geht es darum, ihm die Bedingungen zum Wachsen zu geben.