一, Το πρόβλημα με τον τυπικό φωτισμό είναι ότι καταναλώνει πολλή ενέργεια, δεν εκπέμπει καλό φως και δημιουργεί πολλή θερμότητα.
Οι λαμπτήρες νατρίου υψηλής-πίεσης (HPS) και οι λαμπτήρες φθορισμού είναι οι κύριοι τύποι φωτός που χρησιμοποιούνται στα θερμοκήπια. Ωστόσο, αυτές οι πηγές φωτός έχουν τρία σημαντικά προβλήματα:
Όχι πολύ ενεργειακά αποδοτικά: Τα φώτα HPS μετατρέπουν μόνο περίπου το 30% της ηλεκτρικής ενέργειας που χρησιμοποιούν σε ορατό φως. Η υπόλοιπη ενέργεια μετατρέπεται σε θερμότητα. Για παράδειγμα, στην πόλη Shouguang, ένα παραδοσιακό θερμοκήπιο χρειάζεται επιπλέον 30% ηλεκτρική ενέργεια για να κρυώσει κατά τη διάρκεια του χειμώνα ενώ τα φώτα είναι αναμμένα, γεγονός που αυξάνει το συνολικό κόστος χρήσης ενέργειας κατά 45%.
Δεν είναι δυνατός ο έλεγχος του φάσματος: Οι λαμπτήρες φθορισμού έχουν σταθερό φάσμα που δεν λειτουργεί για όλες τις φάσεις της ανάπτυξης των φυτών. Για παράδειγμα, το μπλε φως χρειάζεται για να βοηθήσει τα σπορόφυτα τομάτας να αναπτύξουν ρίζες και το κόκκινο φως χρειάζεται για να βοηθήσει τους μπουμπούκια ανθέων να αναπτυχθούν κατά τη διάρκεια της ανθοφορίας. Η δυναμική ρύθμιση δεν είναι δυνατή με τις παραδοσιακές πηγές φωτός.
Παρεμβολή θερμικής ακτινοβολίας: Οι λαμπτήρες HPS μπορούν να θερμανθούν περισσότερο από 200 βαθμούς Κελσίου στις επιφάνειές τους, γεγονός που μπορεί να αυξήσει τη θερμοκρασία στο θερμοκήπιο κατά 5 έως 8 βαθμούς Κελσίου. Αυτό καθιστά απαραίτητο για τους αγρότες να ενεργοποιούν τον εξοπλισμό εξαερισμού πιο συχνά, γεγονός που σπαταλά ακόμη περισσότερη ενέργεια.
2, τα φυτικά φώτα LED είναι ένα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός στην τεχνολογία, καθώς σας επιτρέπουν να ελέγχετε το φως με μεγάλη ακρίβεια και να εξοικονομείτε ενέργεια.
Η τεχνολογία LED είναι πλέον αρκετά ώριμη ώστε να αλλάξει-το παιχνίδι για τη γεωργία θερμοκηπίου. Τα κύρια οφέλη του φαίνονται στους ακόλουθους τομείς:
1. Προσαρμογή του φάσματος: μετάβαση από το "ένα μέγεθος για όλους" στο "-κατ' απαίτηση προσφορά" Η φωτοσύνθεση των φυτών εξαρτάται κυρίως από το κόκκινο φως (630–660nm) και το μπλε φως (450–470nm), ωστόσο διάφορες καλλιέργειες και στάδια ανάπτυξης έχουν πολύ μεταβλητές φασματικές ανάγκες. Για παράδειγμα:
Για φυλλώδη πράσινα όπως το μαρούλι, η βιομάζα είναι υψηλότερη όταν η αναλογία κόκκινου προς μπλε είναι 7:3. Το πολύ μπλε φως μπορεί να τα κάνει να μεγαλώσουν πολύ γρήγορα.
Τα σολανώδη φρούτα, όπως οι ντομάτες, χρειάζονται περισσότερο από 60% κόκκινο φως κατά την περίοδο της καρποφορίας για να βοηθήσουν τον καρπό να μεγαλώσει. Η προσθήκη πολύ κόκκινου φωτός (730 nm) μπορεί επίσης να βοηθήσει να σπάσει ο περιορισμός της φωτοπεριόδου και να επιτρέψει την παραγωγή εκτός εποχής. -Φαρμακευτικά φυτά όπως το perilla μπορούν να παράγουν περισσότερες ανθοκυανίνες όταν εκτεθούν σε υπεριώδη ακτινοβολία LED (385nm), γεγονός που αυξάνει την ποσότητα των δραστικών ουσιών κατά 35%.
Η "Ρυθμιζόμενη φασματική λυχνία ιστού καλλιέργειας LED" που κατασκευάστηκε από το Γεωπονικό Πανεπιστήμιο της Nanjing αλλάζει την κόκκινη-μπλε αναλογία σε πραγματικό χρόνο χρησιμοποιώντας μια πλατφόρμα cloud. Αυτό αυξάνει το ποσοστό ποιότητας των δενδρυλλίων ιστοκαλλιέργειας Phalaenopsis από 68% σε 92% και μειώνει τον κύκλο δενδρυλλίων κατά 40%.
2. Εξοικονομήστε ενέργεια και κάντε την πιο αποδοτική: αλλάξτε από "υψηλής κατανάλωσης και χαμηλής απόδοσης" σε "πράσινη και χαμηλής{1}}εκπομπής άνθρακα".
Οι λυχνίες LED μπορούν να μετατρέψουν το 40-50% του φωτός που λαμβάνουν σε ηλεκτρική ενέργεια, που είναι περισσότερο από 50% λιγότερη ενέργεια από τα φώτα HPS. Το κάθετο αγρόκτημα Sky Greens στη Σιγκαπούρη χρησιμοποιεί ένα σύστημα φύτευσης LED πολλαπλών-στρώσεων. Παράγει 100 φορές περισσότερα τρόφιμα ανά μονάδα επιφάνειας από τα τυπικά αγροκτήματα, αλλά χρησιμοποιεί μόνο το ένα τρίτο της ενέργειας. Οι ιδιότητες χαμηλής θερμότητας των LED είναι ακόμη πιο σημαντικές, καθώς περιορίζουν τη μεταβολή της θερμοκρασίας στο θερμοκήπιο κατά περισσότερο από 2 βαθμούς Κελσίου, πράγμα που σημαίνει ότι ο κλιματισμός δεν χρειάζεται να χρησιμοποιείται τόσο συχνά, γεγονός που εξοικονομεί ακόμη περισσότερη ενέργεια.
Η ιστορία της Songjia Daozhuang στην πόλη Daotian της πόλης Shouguang είναι πιο πειστική. Ένας αγρότης λαχανικών άλλαξε από παλιούς λαμπτήρες HPS σε συστήματα φωτισμού LED, τα οποία μείωσαν την ετήσια ζήτηση ηλεκτρικής ενέργειας ενός μεμονωμένου θερμοκηπίου από 12000 kWh σε 6000 kWh. Το ετήσιο εισόδημα ενός μόνο θερμοκηπίου αυξήθηκε κατά 25% αφού χρησιμοποιήθηκαν λιγότερα φυτοφάρμακα (τα φάσματα LED μπορούν να σταματήσουν ορισμένες βακτηριακές δραστηριότητες).
3. Βελτιστοποίηση χώρου: από "επίπεδη φύτευση" έως "εργοστάσιο τριών-διαστάσεων"
Τα φώτα LED είναι ιδανικά για κάθετη καλλιέργεια επειδή είναι λεπτά (μόλις 3–5 cm πάχος) και δεν εκπέμπουν πολλή θερμότητα. Στο Yuntai Farm στο Lianyungang, ο έξυπνος θάλαμος καλλιέργειας για το Phalaenopsis έχει λωρίδες φωτός LED πάνω από κάθε ράφι καλλιέργειας. Το χάσμα μεταξύ των στρωμάτων έχει μειωθεί από 1,5 μέτρα σε 0,8 μέτρα, γεγονός που έχει αυξήσει τη χρήση του χώρου κατά 47%. Η συσκευή μπορεί να αλλάξει αυτόματα την ένταση φωτός (0–2000 μ mol/m²/s) και τον φασματικό λόγο όταν χρησιμοποιείται με αισθητήρες IoT. Αυτό συντομεύει τον κύκλο ανθοφορίας του Phalaenopsis κατά 15 ημέρες και κάνει το χρώμα των πετάλων πιο ομοιόμορφο κατά 30%.
3, Η βαθιά λογική της αναβάθμισης της βιομηχανίας: η αλληλεπίδραση πολιτικών, αγορών και τεχνολογιών
Η ευρεία χρήση των φωτιστικών εγκαταστάσεων LED δεν οφείλεται μόνο στις βελτιώσεις στην τεχνολογία, αλλά και στις κυβερνητικές ρυθμίσεις, στη ζήτηση της αγοράς και στην υγεία του κλάδου συνολικά.
1. Μέρισμα συμβολαίου: από "οδηγείται από επιδότηση" στο "standard led"
Το Υπουργείο Γεωργίας και Αγροτικών Υποθέσεων της Κίνας «14ο Πενταετές Σχέδιο για την Εθνική Αγροτική Πράσινη Ανάπτυξη» λέει ότι μέχρι το 2025, το 60% των αγροκτημάτων των εγκαταστάσεων πρέπει να χρησιμοποιούν φωτισμό LED. Η στρατηγική «ανταμοιβή αντί για επιδότηση» χρησιμοποιείται από τις τοπικές κυβερνήσεις για να ενθαρρύνουν τη χρήση της τεχνολογίας. Για παράδειγμα, η επαρχία Shandong επιχορηγεί τα θερμοκήπια που χρησιμοποιούν φως πλήρωσης LED 2000 γιουάν ανά mu και δημιουργεί ένα τυπικό σύστημα τεχνολογίας φασματικής ρύθμισης.
2. Ζήτηση της αγοράς: από το «πρώτα η παραγωγή» στο «βασιλιάς η ποιότητα»
Η ζήτηση της αγοράς για λαχανικά υψηλής ποιότητας, φαρμακευτικά φυτά και ελκυστικά λουλούδια αυξάνεται κατά μέσο όρο κατά 12% ετησίως, καθώς οι άνθρωποι αρχίζουν να αγοράζουν πιο ακριβά πράγματα. Η τεχνολογία ελέγχου φάσματος LED μπορεί να διαχειρίζεται με ακρίβεια τη μορφολογία των καλλιεργειών (για παράδειγμα, το πάχυνση των φυλλωδών λαχανικών), τα θρεπτικά στοιχεία (όπως η αύξηση της περιεκτικότητας σε βιταμίνη C στις ντομάτες κατά 20%) και τις γευστικές ενώσεις (όπως η βελτιστοποίηση της αναλογίας σακχάρων-οξέος στις φράουλες), καλύπτοντας συγκεκριμένες απαιτήσεις.
3. Βιομηχανική Οικολογία: Από το "Single Point Breakthrough" στην "System Integration"
Τα φυτικά φώτα LED λειτουργούν καλά με το Internet of Things, τα μεγάλα δεδομένα και την τεχνητή νοημοσύνη. Για παράδειγμα, το σύστημα ελέγχου GrowWise της Philips στην Ολλανδία μπορεί να δημιουργήσει αυτόματα σχέδια φωτισμού με βάση τα μοντέλα του τρόπου με τον οποίο αναπτύσσονται οι καλλιέργειες και να επιτρέπει την απομακρυσμένη παρακολούθηση μέσω δικτύων 5G. Η "Smart Light Environment Platform" του KeRui Microchip της Κίνας συνδυάζει δεδομένα όπως το φάσμα, η θερμοκρασία, η υγρασία και τα επίπεδα CO₂ για να δημιουργήσει ένα σύστημα ελέγχου κλειστού-βρόχου που ενισχύει την απόδοση της παραγωγής θερμοκηπίου κατά 18%.
