Sparen Sie Treibhausenergiekosten mit dynamischer Beleuchtung

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Die Energiepreise sind heutzutage sehr hoch, und das spiegelt sich in den Lichtinstallationen der Landwirte wider. HPS-Lampen werden abgeschaltet und durch LED-Leuchten ersetzt, die nicht nur sparsamer sind, sondern auch gedimmt werden können. Wir müssen immer noch künstliches Licht verwenden, aber wenn wir es intelligenter nutzen, können wir erhebliche Kosteneinsparungen pro Kilogramm Produkt erzielen, ohne Kompromisse bei der Qualität einzugehen.

Zwei Konzepte stehen im Mittelpunkt des neuen Lichtansatzes: Wirtschaftlichkeit und Flexibilität. Pflanzen benötigen zum Wachsen photosynthetisch aktive Strahlung (PAR). Der Trick besteht schließlich darin, den Pflanzen ausreichend PAR-Licht in der richtigen Zusammensetzung (Spektrum und Intensität) zu möglichst geringen Kosten zu geben, damit sie eine gute Leistung erbringen. Und so wie die Stromkosten nicht konstant sind, sondern von Stunde zu Stunde variieren können, ist auch der Lichtbedarf einer Pflanze nicht konstant. Forschung und Praxis haben bereits gezeigt, dass es sowohl für die Pflanzenentwicklung als auch für die Energierechnung von Vorteil sein kann, Licht als dynamischen Wachstumsfaktor zu betrachten. Die Zeiten, in denen Lichtanlagen immer zu festen Zeiten mit voller Leistung liefen, gehören bald der Vergangenheit an, denn Sie sind immer auf der Suche nach einer Optimierung der Produktion für jede Energieeinheit.

Die Kosteneffizienz kann als dynamisches Spiel mit verschiedenen Variablen betrachtet werden, wie z. B. der pro Tag oder Woche anzugebenden PAR-Summe und den erforderlichen Mengen an LED-Licht zur Ergänzung des natürlichen Tageslichts bis zu diesen Mengen. Wichtig ist auch, die Verteilung der Beleuchtungsperioden und Beleuchtungsdauer über den Tag und die Woche hinweg zu berücksichtigen, um diese Mengen möglichst wirtschaftlich zu erreichen. Um ein Höchstmaß an Energieeffizienz zu erreichen, können Sie das angebotene Spektrum variieren und so die Verwendung weniger effizienter, aber manchmal notwendiger oder wünschenswerter Farben (z. B. dunkles rotes und grün/weißes Licht) so weit wie möglich minimieren. Dazu müssen natürlich die Beleuchtungsanlage und die Software geeignet sein. Schließlich benötigen wir praktische Forschung und Erfahrung, um zu zeigen, welche Reichweite genutzt werden kann und welche Einsparungen tatsächlich erzielt werden können.

Wie könnten Züchter jetzt mit einer nahtlos dimmbaren LED-Installation und dem richtigen Programm zu ihrer Steuerung Kosten sparen? Erstens, indem wir uns von festen Mustern verabschieden. Lassen Sie sich von der Ernte und dem bereits vorhandenen Tageslicht leiten und ergänzen Sie diese bei Bedarf. Betrachten Sie Licht als dynamischen Wachstumsfaktor, genau wie die Temperatur. Dadurch können Sie die Beleuchtung mit der vollen verfügbaren Leistung zu günstigen Zeiten nutzen, beispielsweise nachts und zu bestimmten Tageszeiten, statt am frühen Morgen und am späten Nachmittag, und auch häufiger an Wochenenden, wenn die Strompreise relativ niedrig sind .

In der vergangenen Saison hat unser Team bei Signify in Vergleichsversuchen die Kombination von Timing und Lichtsumme anhand des Energiepreises im Tomatenanbau getestet. Dies geschah in zwei Abteilungen, die wöchentlich die gleiche Lichtsumme erhielten. Fach 1 wurde mit einer konstanten Lichtintensität von 220 μmol/m2/s und einer Tageslänge von 18 Stunden beleuchtet. Im angrenzenden Fach wurde eine dynamische Beleuchtung mit einer maximalen Lichtintensität von 300 μmol/m2/sec, jedoch auch gedimmt, bereitgestellt. Die minimale Lichtintensität während der Beleuchtungsperiode betrug immer 50 µmol/m2/s. Dieses Minimum hängt unter anderem von der Sorte, dem Standort und der Pflanzenbelastung ab und kann je nach Stadium und Belastung etwas höher ausfallen. Die Steuerung erfolgte anhand der Stromtarife, wobei am Wochenende und in der Nacht die höchsten Lichtintensitäten genutzt wurden. Dies bedeutete, dass zu diesem Zeitpunkt auch die höchsten Gewächshaustemperaturen erreicht wurden. Hier unterscheidet es sich von der aktuellen Anbaumethode. In der Praxis wird oft das Erreichen eines Temperaturgipfels am Nachmittag angestrebt. Im Pilotfilm ist die Lichtsteuerung etwas extremer als in der Praxis üblich, um den Umfang der dynamischen Beleuchtung Schritt für Schritt zu definieren.

Im Laufe des Anbaus stellten wir Unterschiede in den Ernteergebnissen fest. Je nachdem, wie streng die Beleuchtung gesteuert wurde, waren die Energiekosten um bis zu 8 % niedriger, während die Ernte sowohl hinsichtlich der Produktion als auch der Qualität eine ähnliche Leistung erbrachte. Da die Pflanzen zu günstigeren Tageszeiten Licht ausgesetzt waren, ist der durchschnittliche Preis pro kWh niedriger und die Leuchten werden beim Dimmen auch effizienter. Dadurch reduziert sich der Gesamtenergieverbrauch. Wir haben keinen Unterschied in der Photosyntheseaktivität beobachtet, was uns zu dem Schluss führt, dass das Wachstumspotenzial gleich ist. Auffällig war auch, dass das generative Wachstum der Kulturpflanze in der dynamisch gesteuerten Abteilung etwas einfacher gesteuert werden konnte, sodass diese Kulturpflanze eine etwas bessere Balance aufwies. Dies führte jedoch zu keinem Unterschied in der Produktion. Wir stellten außerdem fest, dass die Verdunstung im dynamisch beleuchteten Fach etwas höher war, was jedoch keine Qualitätsveränderungen zur Folge hatte. Schließlich stellten wir fest, dass das Fruchtgewicht zwischen den beiden Kompartimenten während des Anbaus unterschiedlich war, obwohl die Produktion gleich blieb. Offensichtlich wird das Assimilatgleichgewicht durch den Beleuchtungsplan beeinflusst.

Erik Stappers ist Pflanzenspezialist für Gemüse bei Signify. Sein Schwerpunkt liegt auf Hochseilkulturen und Blattgemüse. Erik ist eng in Projekte in Westeuropa eingebunden und arbeitet mit den Züchtern zusammen, um die optimale Beleuchtungslösung zu schaffen. Alle Autorengeschichten finden Sie hier.