211service.com
Jak diody LED mają zrewolucjonizować zaawansowane technologicznie rolnictwo szklarniowe?
Nie będzie zaskoczeniem odkrycie, że konsumenci w całym rozwiniętym świecie przez cały rok coraz bardziej wymagają warzyw sezonowych, nawet jeśli lokalny klimat po prostu nie pozwala na taki wzrost. Szczególnie poszukiwane są pomidory, ogórki i warzywa liściaste. Dlatego uprawa szklarniowa stała się głównym czynnikiem zaopatrzenia w żywność krajów rozwiniętych.
W związku z tym gwałtownie rośnie liczba szklarni komercyjnych i zajmowana przez nie powierzchnia. Na przykład w Holandii szklarnie zajmują około 0,25 procent powierzchni całego kraju. A Holandia nie jest nawet największym producentem warzyw szklarniowych w Europie. Stanowisko to zajmuje Hiszpania. A największym producentem warzyw szklarniowych na świecie są teraz Chiny.
Ten rodzaj rolnictwa ma znaczący wpływ na środowisko. Szklarnie komercyjne muszą być oświetlone i ogrzewane w sposób optymalizujący wzrost. A do 35 procent kosztów pomidorów szklarniowych pochodzi z tego ogrzewania i oświetlenia.
Tak więc ważnym pytaniem jest, jak zminimalizować energię potrzebną do uprawy tych roślin. Jedną z oczywistych odpowiedzi jest przekształcenie szklarni z tradycyjnego oświetlenia żarowego, zwykle wysokoprężnych lamp sodowych, na bardziej energooszczędne diody LED.
Może się to wydawać ekonomiczne, ale branża powoli wprowadza tę zmianę ze względu na wysoki początkowy koszt diod LED. Pytanie, nad którym zastanawiali się rolnicy, dotyczy tego, czy kiedykolwiek zwrócą się z początkowego kosztu zupełnie nowego systemu oświetlenia.
Dziś otrzymują odpowiedź dzięki pracy Devesha Singha i kolegów z Hannover Center for Optical Technologies na Uniwersytecie w Hanowerze w Niemczech. Ci faceci porównali koszty cyklu życia tradycyjnych wysokoprężnych lamp sodowych z kosztami diod LED do oświetlenia szklarni.
I mówią, że zalety są jasne. Obliczają, że skumulowany koszt wysokoprężnych lamp sodowych przewyższa koszt diod LED już po siedmiu latach, a po 16 latach łączny koszt wysokoprężnych lamp sodowych jest ponad dwukrotnie wyższy od kosztu diod LED.
Nietrudno zobaczyć, skąd pochodzą te oszczędności. Chociaż wysokoprężne lampy sodowe są indywidualnie tańsze niż diody LED, muszą być wymieniane co roku, w porównaniu do diod LED co 19 lat. I oczywiście diody LED zużywają znacznie mniej energii elektrycznej, marnując niewiele w postaci ciepła.
Ale najciekawszą częścią analizy Singha i spółki jest potencjał diod LED do zmiany sposobu uprawy warzyw. Wysokoprężne lampy sodowe emitują światło w całej widzialnej części widma, a także w podczerwieni, gdzie traci się dużo energii w postaci ciepła. Natomiast diody LED można dostosować tak, aby emitowały światło w bardzo określonych częściach widma.
Fizjolodzy roślin od dawna wiedzą, że chlorofil absorbuje głównie niebieską, zieloną i czerwoną część widma, ale nieco absorbuje pomarańczową i żółtą. Dlatego sensowne jest wytwarzanie światła tylko w tych częściach widma. To oczywiście proste z diodami LED, ale niemożliwe z lampami sodowymi
Jednocześnie różni badacze wykazali, że zielone światło wpływa na wzorce kwitnienia i kiełkowania, a częstotliwość światła wpływa również na biomasę niektórych roślin, a także na ich zawartość składników odżywczych.
Na przykład wyższy poziom czerwonego światła zwiększa plon pomidorów i zawartość witaminy C w musztardach, szpinaku i zielonej cebuli. Zielone światło również przyczynia się do wzrostu i rozwoju roślin, mówią Singh i spółka.
Nie wiadomo dokładnie, w jaki sposób światło o różnych częstotliwościach wpływa na wzrost roślin, biomasę i zawartość składników odżywczych. Dlatego naukowcy zajmujący się roślinami na całym świecie badają obecnie to zjawisko, próbując wykorzystać je w przyszłości.
Na razie strategia dla hodowców szklarni wydaje się jasna: jak najszybciej przejść na oświetlenie LED. Inwestycja powinna zwrócić się w ciągu kilku lat, a korzyści, jakie powinny mieć wpływ na plony i jakość produkcji, powinny zacząć się ujawniać w ciągu najbliższych kilku lat.
To złożony temat z licznymi subtelnościami. Argumentów przemawiających za spożywaniem lokalnie uprawianej żywności nie brakuje ze względu na niższe koszty transportu. Szklarnie pozwalają na większą różnorodność owoców i warzyw w danym klimacie. Diody LED zapewniają rolnikom większą elastyczność przy niższych kosztach i mniejszym wpływie na środowisko. To z pewnością cele, do których warto dążyć.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1406.3016 : Diody LED do energooszczędnego oświetlenia szklarni