一,Ρύθμιση ποιότητας φωτός: καταλαβαίνοντας πώς τα φυτά «μιλούν» μεταξύ τους μέσω της φωτοσύνθεσης
Τα φυτά απορροφούν το φως πολύ επιλεκτικά και το φωτοσυνθετικό τους σύστημα χρωστικής λειτουργεί σαν ένα πολύ ακριβές φασματόμετρο. Η χλωροφύλλη a/b απορροφά το φως στα 660 nm κόκκινο και 450 nm μπλε, ενώ τα καροτενοειδή βοηθούν στην απορρόφηση στα 480 nm μπλε. Η τεχνολογία LED μπορεί να καλύψει με ακρίβεια τις ανάγκες των φυτών λόγω της φυσικής της φασματικής επιλεκτικότητας.
1. Οι βιολογικές επιδράσεις διαφορετικών τύπων φωτός
Η εμπειρική έρευνα της Mitsubishi Chemical στην Ιαπωνία δείχνει ότι η χρήση μιας πηγής φωτός LED που περιλαμβάνει κόκκινο φως 660 nm και μπλε φως 450 nm μπορεί να βελτιώσει τη φωτοσυνθετική απόδοση του μαρουλιού κατά 37% σε σχέση με τους συμβατικούς λαμπτήρες φθορισμού, ενώ παράλληλα αυξάνει την περιεκτικότητα σε βιταμίνη C κατά 22%. Η έρευνα της NASA για την καλλιέργεια φυτών στο διάστημα έδειξε ότι ένας ορισμένος συνδυασμός κόκκινου και μπλε φωτός μπορεί να ενισχύσει τη στοματική πυκνότητα του κατιφέ κατά 40%, γεγονός που κάνει τη διαπνοή πολύ πιο αποτελεσματική. Αυτή η τεχνική για τον έλεγχο της ποιότητας του φωτός οδήγησε στην ιδέα μιας «ελαφριάς φόρμουλας», η οποία σας επιτρέπει να αλλάξετε τους συνδυασμούς του φάσματος με βάση τον τύπο της καλλιέργειας και το στάδιο ανάπτυξής της. Για παράδειγμα, κατά το στάδιο της διατροφικής ανάπτυξης της τομάτας, χρησιμοποιείται ένα φάσμα με 60% μπλε φως για να βοηθήσει τους μίσχους και τα φύλλα να αναπτυχθούν. Κατά το στάδιο της αναπαραγωγικής ανάπτυξης, ένα φάσμα με 70% κόκκινο φως χρησιμοποιείται για να βοηθήσει τα φυτά να ανθίσουν και να καρποφορήσουν, γεγονός που έχει ως αποτέλεσμα μια απόδοση άνω των 40 κιλών ανά φυτό κάθε χρόνο.
2. Μια τεχνική για τον έλεγχο της ποιότητας του δυναμικού φωτός
Το Διαδίκτυο των πραγμάτων ελέγχει ένα σύστημα δυναμικού φωτισμού σε ένα κατακόρυφο αγρόκτημα στο Shenzhen που αλλάζει τη φωτεινότητα των φώτων με βάση τα δεδομένα καιρού σε πραγματικό-χρόνο. Σε υγρό καιρό, η τιμή PPFD (πυκνότητα ροής φωτοσυνθετικών φωτονίων) θα πρέπει να αυξάνεται αυτόματα για να διασφαλιστεί ότι οι καλλιέργειες αναπτύσσονται σταθερά. Η Κινεζική Ακαδημία Γεωργικών Επιστημών βρήκε την τεχνική "ελαφρού ελεγχόμενου νανισμού" που χρησιμοποιεί παλμικό μπλε φως για να μειώσει το ύψος των φυτών φράουλας κατά 35% και να αυξήσει την παραγωγή καρπών κατά 25%. Αυτός είναι ένας πράσινος τρόπος για να καλλιεργήσετε φυτά σε ένα κτίριο.
2, Επανάσταση ενεργειακής απόδοσης: Από τα ηλιακά θερμικά απόβλητα στην ακριβή παροχή
Οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής-πίεσης μετατρέπουν μόνο το 12% της ηλεκτρικής ενέργειας σε φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία, ενώ οι λαμπτήρες αλογονιδίου μετάλλου παράγουν μεγάλη-υπερυθρή ακτινοβολία, η οποία καίει τα φυτά. Η ανάπτυξη της τεχνολογίας LED έχει κάνει μεγάλη διαφορά στο πόσο καλά μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε την φωτεινή ενέργεια.
1. Ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στο πόσο καλά λειτουργεί η φωτοηλεκτρική μετατροπή
Η σειρά LED GreenPower της Philips Lighting προσφέρει απόδοση ροής φωτονίων 2,8 μ mol/J, η οποία είναι 233% υψηλότερη από αυτή των λαμπτήρων νατρίου υψηλής-πίεσης. Το Ινστιτούτο Ημιαγωγών της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών δημιούργησε ένα βαθύ κόκκινο τσιπ LED που έχει εξωτερική κβαντική απόδοση μεγαλύτερη από 85%. Αυτό μειώνει το κόστος ενέργειας για τις φυτικές βιομηχανίες σε 0,15 γιουάν ανά κιλό προϊόντος. Αυτή η επανάσταση στην ενεργειακή απόδοση βοηθά άμεσα την κατασκευή των εγκαταστάσεων να γίνει πιο οικονομικά βιώσιμη. Για παράδειγμα, ένα κατακόρυφο αγρόκτημα στο Shenzhen που χρησιμοποιούσε ένα έξυπνο σύστημα LED dimming παρήγαγε 20 φορές περισσότερες καλλιέργειες ανά τετραγωνικό μέτρο από το να τις καλλιεργούσε σε ανοιχτό χωράφι. Χρησιμοποιούσε επίσης μόνο το ένα{11}}το πέμπτο του νερού και του ηλεκτρικού ρεύματος.
2. Έξυπνο σύστημα ελέγχου για το περιβάλλον φωτισμού
Τα σύγχρονα εργοστάσια LED χρησιμοποιούν δίκτυα αισθητήρων για να παρακολουθούν πράγματα όπως η ένταση του φωτός, η φασματική κατανομή και η περιεκτικότητα σε CO₂ σε πραγματικό χρόνο. Στη συνέχεια χρησιμοποιούν αλγόριθμους μηχανικής μάθησης για να αλλάξουν τη στρατηγική φωτισμού τους εν κινήσει. Για παράδειγμα, εάν η θερμοκρασία του φύλλου είναι πολύ υψηλή, το σύστημα θα μειώσει αυτόματα την ποσότητα του κόκκινου φωτός και θα αυξήσει την ποσότητα του πολύ κόκκινου φωτός. Αυτό θα ανοίξει τα στόμια και θα δροσίσει το φυτό αυξάνοντας τη διαπνοή. Αυτή η τεχνολογία ελέγχου κλειστού-βρόχου διατηρεί το περιβάλλον ανάπτυξης των φυτών σταθερό στο 99,7% των περιπτώσεων, το οποίο είναι τρεις φορές καλύτερο από τα τυπικά θερμοκήπια.
