Data-Driven Cannabis-Anbau mit einem Klima-Controller

Wer sich mit dem Anbau von Cannabis beschäftigt, wird früher oder später über viele Parameter stolpern, die den Grow elementar beeinflussen. Zu diesen Parametern gehören Umweltfaktoren im Grow-Raum oder im Freien, Zusammensetzung der Nährlösung oder auch die Genetik. 2018 lassen sich die meisten dieser Parameter in Zahlen ausdrücken, sogar die Genetik wird immer weiter entschlüsselt. Heute ist bekannt, welche Nährstoffe eine Pflanze in welcher Vegetations-Phase benötigt, welche Temperatur einen optimalen Wuchs fördert oder wie hoch die Konzentration von Salzen, Anionen und Kationen in einer Lösung sein sollte. Es gibt mittlerweile sogar sortenspezifische Erfahrungswerte, täglich kommen verwertbare Zahlen hinzu.

Kurzum: Wir haben Zugriff auf verdammt viele Daten, die uns als Entscheidungshilfe für viele Prozesse während des Cannabis-Anbaus dienen. Diese Daten können als Grundlage genutzt werden, um durch IST- und SOLL-Wert-Vergleiche Optima zu erreichen. Heute steht bei uns der Klima-Controller im Mittelpunkt, der das Herzstück für die automatische Regulierung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur darstellt.

Klima-Controller regulieren die Drehzahl von Lüftern und die Aktivität von Heizern oder Klimaanlagen

Neben Dünge-Computern und automatischen EC- oder PH-Wert-Regulatoren bilden Klima-Steuerungsgeräte einen der drei Grundpfeiler für den datengesteuerten Cannabis-Anbau. Besonders effizient verrichten sie ihren Dienst in geschlossenen oder halbgeschlossenen Systemen, sind also bestens in Grow-Räumen oder Growboxen aufgehoben. Klimacontroller sorgen in künstlich erzeugten Ökosystemen für die Regulierung der wichtigen Umweltbedingungen Luftfeuchtigkeit und Temperatur, spezielle Geräte dieser Gattung beherrschen zudem die kontrollierte CO2-Zugabe.

[FanBase II] 2-fach-Lüftersteuerung von GrowControl. Dieser Klimacontroller im mittleren Preissegment misst Temperatur und Luftfeuchtigkeit und kann sowohl einen Zu-, als auch Abluft-Ventilator ansteuern. Dabei können min-max-Drehzahlen für bestimmte Messbereiche programmiert werden und es ist möglich, separate Daten für Tag und Nacht zu pflegen. Falls ihr auf der Suche nach Klima-Controllern seid, schaut doch mal beim Grow-Guru vorbei. Er fördert unsere Arbeit und ermöglicht uns so Artikel wie diesen. Einen Kauf über diesen oder einen der folgenden Links stellen wir dir natürlich trotzdem absolut frei. Das hier vermittelte Wissen ist schließlich allgemeingültig.

Relative Luftfeuchtigkeit und Temperatur gehen Hand in Hand und bedingen sich gegenseitig

Wie schon angedeutet, kontrollieren Klima-Controller sowohl die Luftfeuchtigkeit im Growraum, als auch die Temperatur. Das macht dahingehend absolut Sinn, dass beide Parameter sich gegenseitig beeinflussen. Zum besseren Verständnis klären wir erst einmal, was die einzelnen Werte für sich aussagen. Die Temperatur gibt die mittlere kinetische Energie von Gasen bzw. deren Dichte an. Wir und auch Pflanzen nehmen Temperaturunterschiede wahr, weil eine Differenz zwischen eigener Temperatur und der Umgebungsluft besteht.

Während Menschen konstant eine Temperatur um die 36 °C durch den Einsatz von Energie rund um die Uhr unabhängig von der Umwelt halten, sind Pflanzen stark auf die Außentemperatur angewiesen. Die Umgebungstemperatur ist relevant für die Aktivierung enzymatischer Prozesse, für den Wasser- und Stofftransport oder für hormonelle Steuerungsmechanismen. Man bedenke den Gefrierpunkt von Wasser: Bei 0 °C geht Wasser in den festen Aggregatszustand über (Eis) und die Pflanze kann dementsprechend kein Wasser mehr aufnehmen. Viele enzymatische oder Stoffwechsel-Prozesse benötigen jedoch ohnehin deutlich höhere Temperaturen um die 20°C, weshalb wir uns beim Gärtnern in dieser Größenordnung aufhalten sollten.

Die Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viele Wasserteilchen in Luft gebunden sind. Einheit g/cm³. Es gibt je nach Temperatur eine maximale Aufnahmefähigkeit gasförmiger Wassermoleküle durch die Luft, wobei warme Luft deutlich mehr Wassermoleküle aufnehmen kann als kalte Luft. Um die Sache zu quantifizieren, existiert die relative Luftfeuchtigkeit. Sie gibt an, wie viel Prozent der maximalen Aufnahmekapazität von Wassermolekülen in der Luft erreicht ist. Die nachfolgende Grafik gibt einen Einblick, wie viel Gramm Wasserdampf bei bestimmten Temperaturen gebunden werden können.

relative Luftfeuchtigkeit Cannabis-Anbau
[Quelle]
Es fällt auf, dass warme Luft sehr viel mehr Wassermoleküle im gasförmigen Zustand aufnehmen kann als kalte Luft. Bei 10 °C kann die Raumluft beispielsweise ca. 10 g/cm³ Wasser aufnehmen, während 30 °C warme Luft erst bei über 30 g/cm³ gesättigt ist!

Wichtig wird jetzt die gedankliche Brücke von der relativen Luftfeuchtigkeit zu unseren Pflanzen. Um den horizontalen und vertikalen Wasser- und Nährstofftransport sicherzustellen, sind Cannabis- und auch alle anderen Grünpflanzen auf Verdunstung von Wasser über die Blätter angewiesen. Denn durch die Verdunstung, im Fachchargon auch Transpiration genannt, entsteht im Xylem, den Wasserleitungen von Pflanzen, ein Unterdruck, welcher das Wasser von den Wurzeln ausgehend bis in die höchsten Blätter befördert, wo es im Rahmen der Photosynthese gemeinsam mit CO2 zu Glucose, chemisch gebundener Energie und Sauerstoff synthetisiert wird. Ein großer Teil verdunstet jedoch über die Blätter wieder, um den Transpirationssog aufrechtzuerhalten.

Jetzt kommt die relative Luftfeuchtigkeit ins Spiel:

Beträgt sie 100%, kann über die Blätter der Pflanze kein Wasser mehr transpirieren, da die maximale Aufnahmefähigkeit gasförmiger Wassermoleküle in der Luft bereits erreicht ist. An der Stelle können Pflanzen keinen Transpirationssog mehr aufbauen, wodurch theoretisch der Wassertransport der Pflanze eingestellt wird und das Wasser an den Wurzeln nicht mehr aufgesogen werden kann. Theoretisch würde dies Wurzelfäule begünstigen, da kein Sauerstoff mehr an die Wurzeln käme. In der Praxis können Pflanzen durch Aufwendung eigener Energiereserven in Form chemisch gebundener Energie (ATP) jedoch immer noch sicherstellen, dass Wasser von unten nach oben gelangt. Diesen Vorgang nennt der Gärtner Guttation. Man kennt diesen Vorgang von Grashalmen, an dessen Spitze sich im Morgentau Wassertropfen bilden. Jedoch benötigt die Pflanze für die Guttation eigene Energiereserven, was sie je nach Art nicht lange durchhält.

guttationstropfen Cannabis
Guttationstropfen an der Cannabis-Pflanze. Alle Pflanzen-Bilder in diesem Artikel stammen übrigens von unserem Freund Stoner Bazaar. Schaut doch mal auf seiner Instagram-Seite vorbei.

Deshalb ist es sehr wichtig, die relative Luftfeuchtigkeit im Pflanzenraum möglichst nicht zu hoch werden zu lassen. Hohe Luftfeuchtigkeiten halten besonders Cannabis-Sorten aus trockenen Gebieten nicht lange aus, da sie im Gegensatz zu tropischen, feuchtigkeitsliebenden Sorten weniger Spaltöffnungen ausbilden und dementsprechend weniger Fläche zum Verdunsten bieten.

Auch können wir jetzt feststellen, dass die Temperatur nicht zu niedrig sein darf. Denn nicht nur enzymatische Reaktionen und andere temperaturbedingte Prozesse innerhalb der Pflanze benötigen eine gewisse Reaktionstemperatur, sondern auch der Transpirationssog profitiert von höheren Temperaturen. Denn je höher die Temperatur ist, desto mehr Wasser kann die Pflanze in einer bestimmten Zeitspanne an die Raumluft abgeben und desto mehr Wasser fließt auch in der Sprossachse der Pflanze nach. Mehr Wasserdurchfluss in dieser Zeitspanne hat wiederum den Vorteil, dass auch mehr Nährstoffe in dieser Zeit mit dem Wasser in die Pflanze gelangen können, was wiederum dem Wachstum der Pflanze zu Gute kommt – entweder ist sie „schneller“ fertig, was jedoch auch durch andere Bedingungen begünstigt werden muss, oder sie wird einen fetteren Ertrag im Vergleichszeitraum liefern. Wie man es auch dreht und wendet: Eine hohe Temperatur liefert der Pflanze eine höhere Nährstoffaufnahme in einer Zeitspanne und ein kräftigeres Wachstum, einzig und allein durch den Fakt, dass mehr Wassermoleküle verdunsten können.

Der [DimLux Maxi Controller] ist eine zentrale Steuereinheit, welche sowohl bis zu 160 Lampen mit DimLux-Expert-Vorschaltgerät ansteuern kann, als auch Lüfter, Heizgeräte und CO2-Kanonen. Über optionale Sensoren wie Feuchtigkeitssensor, Pflanzentemperaturkamera, CO2-Sensor oder Temperaturfühler können zahlreiche Input-Signale ausgewertet werden, um die optimalen Einstellungen für Heizung, Ventilatoren, CO2-Generatoren und Lampen einzustellen. Interessant an dem Gerät ist die Programmierung künstlicher Sonnenauf- und untergänge der angeschlossenen Lampen. Somit könnt ihr euren Pflanzen noch natürlichere Bedingungen liefern.

Regulation von Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit im Cannabis-Grow-Raum

Je nach Pflanzenstadium möchte man als Gärtner eine bestimmte Luftfeuchtigkeit und Temperatur im Anbauraum sicherstellen. Dabei hat man drei Tools zur Verfügung: Abluft- und Zuluftventilatoren, Heizungen und Klimaanlagen. Abluftventilatoren sorgen dafür, dass feuchte Luft inklusive der Wassermoleküle den Growraum verlässt, während Zuluftventilatoren dafür sorgen, dass trockenere Frischluft in den Growraum gelangen kann. So wird sichergestellt, dass die Luft im Anbauraum zu jedem Zeitpunkt neue Wassermoleküle aufnehmen kann und der Transpirationssog der Pflanzen nicht abbricht.

Doch auch die Temperatur ist möglichst konstant zu halten. Erstens wegen der maximalen Aufnahmefähigkeit von Wasser in der Luft, zweitens, und das ist viel wichtiger, wenn wir sowieso schon einen Abluftventilator im Einsatz haben, um die Temperatur für pflanzeninterne Prozesse möglichst konstant zu halten. Viele Prozesse benötigen gewisse Temperaturen, um ordnungsgemäß arbeiten zu können. Neben Stoffwechselprozessen kann beispielsweise auch die Zellteilung (Mitose) bei starken Temperaturschwankungen oder zu hohen oder zu niedrigen Temperaturen ein höheres Fehlerpotential aufweisen, was sich dann in Mutationen, beispielsweise in der Blattform neu gebildeter Blätter, äußern kann. Pflanzen lieben Konstanz und werden es dem Gärtner mit einem gesünderen Wuchs und höheren Erträgen danken, wenn dieser Punkt berücksichtigt wird. An der Stelle sind Klimaanlagen und Heizungen wichtige Tools, um diese Konstanz sicherzustellen.

Grow-Heizung
[Elektronisches Heizregister] mit 2100 Watt Heizleistung und 200mm Flanschanschluss. Mit dieser Heizung kann aktive Zuluft erwärmt werden, um kleine Anbau-Räume im Winter zu beheizen.

Optimale Temperaturen und rel. Luftfeuchtigkeit für Cannabis-Pflanzen

1. Klone / Stecklinge / Sämlinge: 20-25 °C, 70-100%

Im ersten Stadium mögen es Cannabis-Pflanzen mäßig warm und schwül. Bei angeschalteter Beleuchtung fühlen sich die Kleinen bei Temperaturen um die 23 °C am wohlsten, natürlich +- 2°C je nach Sorte. In der Nacht kann die Temperatur auch knapp unter 20 °C liegen. Da vor allem Klone zu Anfang dieses Stadiums noch keine Wurzeln ausgebildet haben, werden an der Stelle die Blätter der Pflanzen für die Wasseraufnahme genutzt. Transpirationssog muss und kann in diesem Stadium noch nicht stattfinden, da ja auch noch keine Wurzeln zum Wasserziehen ausgebildet sind.

Große Cannabis-Anbau-Betriebe ziehen ihre Klone bzw. Stecklinge in Gewächshäusern, welche mit Hilfe von Sprühnebel 100% relative Luftfeuchtigkeit aufweisen. Wer mit vielen Stecklingen arbeitet, hat mit dieser Technik die beste Lösung. Es sollte jedoch daran gedacht werden, die Stecklinge rechtzeitig von diesem Ort wegzubewegen, da bei Ausbildung der Wurzeln der Transpirationssog einen wichtigen Stellenwert in einer gesunden Entwicklung der Pflanze einnimmt. Und wie wir wissen, findet Transpiration bei 100% rel. Luftfeuchte nicht statt. Wer jedoch noch auf einem geerdeteren Level unterwegs ist und keine Hochdruckdüsen besitzt, fährt mit 70% rel. Luftfeuchtigkeit aufwärts eine sichere Linie.

2. Vegetationsphase: 22-28 °C, 40-70%

In der Vegetationsphase kann man die Feuchtigkeit im Growraum schrittweise senken, beispielsweise um 5 °C pro Woche. Die Temperatur kann man bis auf kuschelige 28 °C steigern, sollte jedoch im Hinterkopf behalten, dass sich die ersten Terpene bereits bei 30 °C verflüchtigen. Ein terpenkonservierender Cannabis-Anbau sollte dementsprechend klare Grenzen unter diesem Grenzwert ziehen. Klar, manche werden an der Stelle behaupten, dass in der Wachstumsphase Terpene noch gar keine Rolle spielen. Jedoch bilden sich Terpene auch in Blättern, was man durch leichtes Reiben nachprüfen kann.

Eine Erhöhung der Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit gegenüber des Stecklings- bzw. Sämlings-Stadiums ist in der Wachstumsphase wichtig, um die Transpiration zu fördern. Denn durch einen erhöhten Transpirationssog können auch mehr Wasser und darin gelöste Nährstoffe durch die Pflanze gelangen. Das dankt die Pflanze durch einen gesünderen und prächtigeren Wuchs.

3. Blütephase: 20-26 °C, 40-50%

In der Blütephase ist es wichtig, mit der Temperatur wieder etwas herunterzugehen, da man ja später möglichst viele Terpene in den Blüten enthalten haben möchte. Zu Gunsten dessen verzichtet man auf den etwas höheren Transpirationssog und pendelt sich bei maximal 26 °C ein. Manche Grower gehen auch unter 20 °C, da geringe Temperaturen die Ausprägung von Anthocyanen fördern. Anthocyane sind wasserlösliche Pflanzenfarbstoffe, welche für lila, blaue, violette oder auch schwarze Blüten sorgen (können!).

Die Luftfeuchtigkeit darf im Blütestadium nicht zu hoch sein, da sonst die Gefahr von Schimmelbildung zu hoch ist. Es gibt zwar auch schimmelresistente Sorten, ohne jedoch bereits mit mehreren Generationen einer Sorte oder Stecklingen gearbeitet zu haben, lässt sich diese Eigenschaft unmöglich einschätzen. Um alle Risiken auszumerzen ist es an der Stelle deshalb sehr wichtig, die relative Luftfeuchtigkeit nicht über 50% steigen zu lassen. Die Pflanzen danken diesen Umstand sogar noch mit einer erhöhten Transpirationsfähigkeit, es spricht also nichts gegen diese tendenziell trockene Luft im Blütestadium. Bestimmender Faktor sollten in jedem Fall schimmelfreie Blüten sein, denn Schimmel wirkt später recht aggressiv, wenn er einmal in die Lungen gelangt.

Um natürliche Bedingungen nachzuahmen, empfiehlt es sich, in den letzten 2 Wochen der Blüte die Tag-Nacht-Temperaturdifferenzen zu erhöhen. Auch hier spielt die Anthocyan-Bildung wieder eine Rolle, aber auch die Ausprägung des Harzbesatzes. Zudem sollte in den letzten Wochen noch penibler als zuvor auf eine trockene Luft geachtet werden. Zudem empfiehlt es sich, die Blüten von Tag zu Tag genau nach Schimmel zu inspizieren, um am Ende nicht böse überrascht zu werden.

Diese Klima-Controller unterstützen dich bei der Einhaltung von Temperatur und rel. Luftfeuchtigkeit im Anzucht-Raum

Alle Klimacontroller haben gemeinsam, dass sie über Sensoren gewisse Daten empfangen und als IST-Werte speichern und mit Hilfe angeschlossener Geräte die SOLL-Werte einstellen. Klima-Controller sind quasi intelligente Steckdosenleisten, welche einzelne Steckdosen entweder gezielt an- und ausschalten oder deren Stromstärke einstellen. Die Lüfter, Ventilatoren, Heiz- oder Klimageräte müssen extra gekauft werden, werden jedoch intelligent von den Klima-Controllern angesteuert.

Den Anfang machen Temperatur- und Luftfeuchtigkeitsmessgeräte. Diese Geräte sind sehr günstig in der Anschaffung, bedürfen jedoch regelmäßiger Beachtung durch den Gärtner und nehmen einem nicht das manuelle Justieren von Lüfterdrehzahlen oder Heizlüftern ab. Genau genommen ist ein Messgerät somit kein Klima-Controller, sollte bei Budget-Grows aber unbedingt vorhanden sein.

Digitales Hygro-Thermometer Cannabis Anbau
[Digitales Hygro- und Thermometer]
Die kleinsten richtigen Klima-Controller bieten eine oder mehrere Ansteuerungen von Lüftern nach bestimmten Messwerten. Das kann temperaturabhängig geschehen, oder auch Temperatur-, Unterdruck- und Feuchtigkeitsabhängig. Diese Geräte ab 80€ können zwar nur mit einem oder mehreren Lüftern genutzt werden und nicht mit einem Heizgerät, jedoch kann mit Hilfe der Ab- und Zuluftventilation auch die Temperatur gesenkt werden, indem warme Luft aus dem Grow-Raum herausgeblasen wird und kalte Luft hineinströmt. Nach diesem Prinzip wird auch die Luftfeuchtigkeit reguliert. Für Growzelte in der Wohnung perfekt, da hier die Temperatur in der Box meist an die Temperaturen der Wohnung gekoppelt ist. Die Luftfeuchtigkeit ist durch die transpirierenden Pflanzen jedoch in jedem Fall ein Faktor, dem man Beachtung schenken sollte.

Digitaler Klimacontroller zuluft abluft cannabis anbau
Feuchtigkeits- und Temperatur-sensitiver[GSE Klima-Controller] mit 2 Steckdosen für Ventilatoren für Zu- und Abluft.
Die höchste Ausbaustufe von Klimacontrollern besteht in Geräten, welche sowohl Heizgeräte, als auch Lüfter und Ventilatoren ansprechen können. An manche dieser Geräte lassen sich Lüfter nur an- und ausschalten, an anderen kann sogar die Drehzahl haargenau gesteuert werden, anstatt einen Lüfter immer nur intervallweise an- und auszuschalten (was wiederum unauffälliger im urbanen Einsatz ist). Meist sind diese Geräte der Klima-Königsklasse modular erweiterbar, sodass wie im Fall der Geräte von Growbase bis zu 25 Geräte ansteuerbar sind. Mit den Geräten der oberen Liga lassen sich sogar CO2-Messdaten auswerten und es kann auf den PPM (parts per Million) genau eingestellt werden, wie viel CO2 in einen Raum abgegeben wird.

Klima-Controller Cannabis
[GrowBase EC PRO] mit 4 Steckdosen, CO2-Kontrolle und modularem Aufbau.

Thema CO2:

Man kann sogar die Intervalle von Abluft und CO2-Zugabe aufeinander abstimmen. Kleiner Exkurs: CO2 benötigt die Pflanze zur Photosynthese, also um Glucose und chemisch gebundene Energie in Form von ATP herzustellen. Beides kommt dem Pflanzenwachstum direkt zu Gute. In der Raumluft haben wir normalerweise ca. 300 PPM CO2, Pflanzen können aber im Schnitt auch gut 2000 PPM vertragen (und auch gewinnbringend für die eigene Entwicklung nutzen). Es ist also zu Gunsten der Pflanze möglich, das siebenfache an CO2 in der Luft anzureichern.

Doch wenn wir neben CO2 auch über Abluft sprechen, kommen wir in einen Konflikt: Wenn ich meinen Anbauraum mit CO2 begase und zeitgleich eine dicke Abluftanlage laufen lasse, ist das CO2 schneller wieder aus dem Raum geblasen, als es von den Blättern aufgenommen werden kann. Deshalb bieten Geräte wie die GrowBase EC Pro eine sehr raffinierte Funktion an: Wenn das Ventil zum CO2-Reservoir kurz geöffnet wird und sich das für die Pflanzen wertvolle Gas im Growraum ausbreitet, ist die Abluft zunächst abgeschaltet, sodass sich das CO2 ungehindert ausbreiten und von den Blättern aufgenommen werden kann. Nach einer eingestellten Zeit läuft dann die Abluft wieder an, tauscht die Luft im Growraum aus und senkt somit die Temperatur und die relative Luftfeuchtigkeit. Nach abgeschlossenem Luftaustausch geht die Abluft dann wieder aus, das CO2-Ventil öffnet sich wieder und der Zyklus beginnt von vorn. Raffiniert, oder?

CO2 Sensor Timing Zyklus Cannabis Anbau

Fazit Klima-Controller beim Cannabis-Anbau:

Klima-Controller nehmen dem Gärtner das regelmäßige Messen von Temperatur und Luftfeuchtigkeit ab und das Justieren der jeweiligen Heiz- und Lüfter-Geräte. Sie fungieren als intelligente Steckdosen und können auf die unterschiedlichsten Parameter wie Temperatur, Feuchtigkeit, Unterdruck, CO2-Gehalt und viele mehr reagieren. Manche Klimageräte beherrschen sogar die Simulation von Sonnenaufgängen, indem sie auch an Lampen gekoppelt werden können. In dem Bereich der Gewächshaus-Technik bewegt sich so einiges und wir können gespannt sein, wohin uns die Automatisierung im Grow-Raum noch führen wird.

Lorenz

Lieblingsfarbe Grün - Farbe der Hoffnung, Farbe meiner politischen Heimat und Farbe meines Lieblingskrauts. Weitere Buzzwords meines Lebens sind Fotografie, Reisen und die Liebe zum geschriebenen Wort. 1997 wurde ich im tiefsten Osten geboren und bin trotzdem (oder gerade deswegen?) ein linksgrünversiffter Gutmensch geworden. Nach 1,5 interessanten Jahren dualer Studiertätigkeit im Fach Wirtschaftsinformatik widme ich mich mich im Moment ganz im Sinne meiner Bloggertätigkeit einem Bachelor in Gartenbau.

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