Llums de cultiu LED d'hivernacle
Com utilitzar la il·luminació suplementària per maximitzar el rendiment-de la collita durant tot l'any
Entreu a un hivernacle comercial al desembre als Països Baixos, Canadà o al nord-oest del Pacífic, i veureu alguna cosa que no existia fa vint anys: files d'aparells LED muntats per sobre del dosser del cultiu, que funcionen tranquil·lament durant els curts dies d'hivern, mantenint els tomàquets fructificant i els enciams creixent al mateix ritme que ho farien al juliol.
És una il·luminació suplementària a la feina - i s'està convertint en una de les decisions d'infraestructura més importants en la producció d'hivernacles comercials moderns.
Això està escrit per a operadors d'hivernacle, planificadors d'instal·lacions i productors que volen un desglossament pràctic i clar de comllums de cultiu LED d'hivernaclerealment treballeu en operacions reals - des del càlcul de la vostra bretxa DLI, fins a triar entre il·luminació superior i inter-il·luminació, fins a entendre què signifiquen realment els números per al vostre resultat final.
I aquí val la pena dir-ho per endavant: la il·luminació d'hivernacle és fonamentalment diferent de l'agricultura vertical o el cultiu interior. La majoria dels problemes que veiem en els projectes d'il·luminació d'hivernacle provenen dels productors que apliquen la lògica de la sala de cultiu interior a un entorn d'hivernacle. Fes-ho malament en l'etapa d'especificació i no només perdràs l'eficiència -, sinó que et tancaràs en anys de costos energètics innecessaris i rendiments inestables. Els dos no són el mateix, i la diferència importa més del que us diran la majoria de proveïdors.
Per què els productors d'hivernacle estan recorrent a la il·luminació suplementària LED
El repte principal de la producció comercial d'hivernacle no és la tecnologia - és el sol. La llum natural és inconsistent, estacional i depèn-de la geografia. Un hivernacle a Minnesota o Escòcia rep una llum molt menys útil al desembre que al juny. Una setmana ennuvolada en un mes d'una altra manera productiu pot empènyer un lot sencer de cultius per sota del seu objectiu DLI, frenant el creixement, reduint el rendiment i alterant el programa de producció del que depenen els vostres compradors.
Il·luminació comercial d'hivernaclesoluciona aquest problema - no substituint la llum solar, sinó omplint el buit entre el que el sol proporciona i el que realment necessita el vostre cultiu.
El mercat mundial d'il·luminació horticultura d'hivernacle es va valorar en aproximadament 2.800 milions de dòlars el 2023 i es preveu que superi els 6.500 milions de dòlars el 2028. El creixement està impulsat per tres tendències convergents: l'augment de les preocupacions de seguretat alimentària que impulsa la producció local durant tot l'any, les millores en l'eficiència energètica, fent que la demanda suplementària LED d'una il·luminació de qualitat, sense tenir en compte i{6} econòmicament viable temporada.
Per als operadors comercials d'hivernacle, el cas de negoci és cada cop més senzill:
Coherència de rendiment
La il·luminació suplementària estabilitza la producció de cultius durant les temporades. En lloc d'una producció un 40% més baixa als mesos d'hivern, un sistema-ben dissenyat ofereix mides de lots previsibles durant tot l'any--, que és el que realment necessiten els compradors de supermercats i serveis d'alimentació.
Control de temps de cicle
Amb una il·luminació suplementària, els productors poden mantenir la DLI objectiu independentment del clima, escurçant els cicles de cultiu entre un 10 i un 20% en períodes de poca-llum i permetent més cicles de producció per any.
Millora de la qualitat
Els cultius lleugers-estressants - els que no compleixen els objectius d'IDD - mostren una disminució mesurable de la qualitat: menor contingut de sucre als tomàquets, estructura del cap més fluixa a l'enciam, reducció de la densitat de flors en plantes ornamentals. La il·luminació suplementària ho evita.
Tres mètriques impulsen cada decisió d'il·luminació suplementària d'hivernacle:
DLI (integral de llum diària)
Lliurament total de fotons durant un dia sencer, combinant llum solar natural i llum artificial. Aquest és el nombre al qual respon el vostre cultiu. Tota la resta és un mitjà per a un fi.
PPFD
Densitat de fotons instantània al dosser. La sortida PPFD del vostre aparell addicional, combinada amb els nivells de llum ambiental, determina si esteu aconseguint el vostre objectiu DLI.
Fotoperíode
Total d'hores de llum al dia. En cultius sensibles a la durada del dia, el control del fotoperíode és tan important com la intensitat de la llum - i la il·luminació suplementària us proporciona un control precís d'ambdós.
Com funcionen les llums de cultiu LED d'hivernacle
Il·luminació suplementària o de substitució completa
Comprendre la diferència entre la il·luminació suplementària i la il·luminació de substitució completa és la base de qualsevol decisió d'il·luminació d'hivernacle. Si s'ha equivocat, els sistemes - que en realitat no tanquen la bretxa de la DLI - o els sistemes de sobreinversió - dimensionats per al cultiu interior que costen molt més del que requereix una aplicació d'hivernacle.
Il·luminació suplementàriamillora la llum natural. L'aparell funciona quan la llum natural és insuficient - durant les hores del matí i del vespre, els dies ennuvolats o durant els mesos d'hivern amb poca-lluminació. No està dissenyat per substituir completament la llum solar. Això significa una densitat d'accessoris més baixa, una potència total més baixa i uns costos de capital i operatius significativament més baixos que una sala de cultiu interior completa.
Il·luminació de substitució completa(utilitzat en granges verticals i sales de cultiu interior) substitueix completament la llum solar. Cada fotó prové de l'aparell. Això requereix objectius de PPFD significativament més alts, més accessoris i un consum d'energia molt més elevat.
En aplicacions d'hivernacle, la majoria de cultius necessitenPPFD suplementari de 50-200 µmol/m²/sdel sistema d'il·luminació - molt menys que els 200-1.200 µmol/m²/s necessaris en un cultiu interior complet. Aquesta és una distinció important a l'hora d'avaluar les especificacions de l'aparell i el cost del sistema.
Il·luminació superior i inter-il·luminació (Intra-Canopy)
Il·luminació superior- accessoris muntats per sobre de la coberta del cultiu, dirigint la llum cap avall - és la configuració estàndard per a la majoria d'aplicacions d'il·luminació suplementària d'hivernacle. És senzill d'instal·lar, fàcil de mantenir i eficaç per als cultius amb estructura de coberta oberta on la llum penetra a les zones inferiors.
Il·luminació LED intra-dosser(també anomenada il·luminació inter-) - instal·lades dins de la coberta del cultiu, entre fileres o entre les tiges de les plantes - s'utilitzen per a cultius alts i densos, com ara tomàquets, cogombres i pebrots, on el dosser superior impedeix que la llum important arribi a la zona de fructificació. En col·locar fonts de llum dins del dosser, la il·luminació inter-proporciona PPFD utilitzable directament a la zona on es produeix el desenvolupament de la fruita, sense requerir una intensitat de llum-superior més alta.
|
Factor |
Il·luminació superior |
Il·luminació intra-dosser |
|
Instal·lació |
Muntatge senzill i superior |
Instal·lació complexa, dins-fila |
|
Els millors cultius |
Enciam, herbes, flors, propagació |
Tomàquets, cogombres, pebrots |
|
Penetració de la llum |
Limitat en densa copa |
Directe a la zona de fructificació |
|
Manteniment |
Fàcil accés |
Requereix una gestió acurada dels cultius |
|
Contribució típica de PPFD |
50–200 µmol/m²/s |
50–150 µmol/m²/s addicionals |
|
Es requereix una classificació IP |
IP65 mínim |
Recomanat IP66 |
En moltes operacions comercials d'hivernacle de tomàquets a gran-escala, il·luminació superior iIl·luminació LED intra-dossers'utilitzen conjuntament - llums superiors proporcionen una cobertura total de la coberta, les llums inter-activen les zones de fructificació inferiors. Aquí és on molts projectes d'il·luminació d'hivernacle en què treballem veuen la millora més significativa del rendiment.
Com calcular la vostra bretxa DLI
Aquest és el pas que salten la majoria dels productors d'hivernacle - i és exactament per això que el seu sistema d'il·luminació mai no ofereix el rendiment que esperaven. És el número més important de les vostres especificacions d'il·luminació, i la majoria de proveïdors ho passen per alt perquè requereix dades reals, no només un catàleg d'aparells.
Pas 1:Trobeu el DLI exterior mitjà de la vostra ubicació per mes. L'USDA i la NASA proporcionen bases de dades de radiació solar per a la majoria de regions. Exemple: un hivernacle als Països Baixos rep aproximadament 2-4 mol/m²/dia de DLI utilitzable al desembre, enfront de 18-22 mol/m²/dia al juny.
Pas 2:Apliqueu el vostre factor de transmissió d'hivernacle. La majoria dels hivernacles de vidre transmeten entre el 60 i el 75% de la radiació exterior. Un DLI exterior de 3,0 mol/m²/dia es converteix aproximadament en 1,8-2,25 mol/m²/dia dins de l'hivernacle.
Pas 3:Identifiqueu el DLI objectiu del vostre cultiu. Els tomàquets necessiten 20-30 mol/m²/dia. L'enciam necessita 12-17 mol/m²/dia. La bretxa entre el que obteniu i el que necessita el vostre cultiu és el vostre objectiu d'il·luminació addicional.
Pas 4:Calculeu el PPFD suplementari requerit. Fórmula:PPFD suplementari=bretxa DLI ÷ (hores de fotoperíode × 0,0036)
Exemple de tomàquets en un hivernacle holandès al desembre:
- DLI objectiu: 22 mol/m²/dia
- DLI natural dins de l'hivernacle: ~2,0 mol/m²/dia
- Gap DLI: 20 mol/m²/dia
- Ampliació del fotoperíode previst: 18 hores en total
- PPFD suplementari requerit: 20 ÷ (18 × 0,0036) =309 µmol/m²/s
Aquest és el nombre que els vostres accessoris han de lliurar a l'alçada del dosser. No és la sortida nominal de l'aparell a 1 metre. A l'alçada del dosser. Comproveu sempre amb dades fotomètriques a la vostra geometria d'instal·lació real.
Això és quelcom de moltsLlums de cultiu LED d'hivernacle comercialels proveïdors llueixen - la sortida de l'aparell, no el PPFD-a nivell de coberta a la vostra alçada i espai de muntatge específics. Són xifres molt diferents, i la bretxa entre elles és on els projectes van malament.
Requisits de llums de cultiu LED d'hivernacle per cultiu
Coincidint amb el teuLlums de cultiu led per a hivernaclel'aplicació al vostre cultiu específic no és opcional en la producció comercial. Cada cultiu té requisits de DLI diferents, objectius suplementaris de PPFD i sensibilitats de l'espectre que determinen directament quant millora realment el rendiment de la vostra inversió en il·luminació.
Tomàquets i Pebrots
Els tomàquets i els pebrots són els cultius fructífers dominants en la producció comercial d'hivernacle a nivell mundial, i representen l'aplicació d'il·luminació suplementària més exigent - requisits elevats de DLI, una estructura de coberta alta que requereix una consideració inter-il·luminació i una forta resposta de CO₂ a nivells de llum més alts.
|
Paràmetre |
Tomàquets |
Pebrots |
|
DLI objectiu |
20-30 mol/m²/dia |
18-25 mol/m²/dia |
|
PPFD suplementari |
150–300 µmol/m²/s |
150–250 µmol/m²/s |
|
Fotoperíode |
Fins a 18 hores |
Fins a 16 hores |
|
Espectre |
Espectre ampli, dominant-vermell |
Ampli espectre |
|
Resposta de CO₂ |
Fort entre 800 i 1.200 ppm |
Moderat a 800–1.000 ppm |
|
Benefici entre-il·luminació |
Alt (dosser dens) |
Moderat |
Llums LED de cultiu per a tomàquetsa les operacions comercials d'hivernacle, normalment es combinen una il·luminació superior a 150-200 µmol/m²/s amb una il·luminació inter-a 50-100 µmol/m²/s a la zona de fructificació - proporcionant un PPFD suplementari total de 200-300 µmol/m²/s on més compta. Els estudis dels programes d'investigació de la Universitat de Wageningen han demostrat millores consistents en el rendiment de l'1% per mol/m²/dia de DLI addicional a la producció de tomàquet, fent que el càlcul del ROI per a il·luminació suplementària sigui senzill a les regions de poca-il·luminació.
Llums LED de cultiu per a pebrotssegueix una lògica similar, tot i que els pebrots són una mica més tolerants a nivells de llum més baixos que els tomàquets. A les regions amb hiverns suaus, és possible que els pebrots no necessitin una il·luminació addicional-tot l'any - durant els mesos de DLI més baix (normalment de novembre a febrer a l'hemisferi nord) sovint ofereix el rendiment més rendible-.
Enciam i fulles verdes
La producció d'enciam d'hivernacle es beneficia significativament de la il·luminació suplementària durant els mesos d'hivern, amb requisits de PPFD relativament modestos que fan que l'economia d'inversió sigui atractiva fins i tot per a operacions a -escala mitjana.
|
Paràmetre |
Interval recomanat |
|
DLI objectiu |
12-17 mol/m²/dia |
|
PPFD suplementari |
50–150 µmol/m²/s |
|
Fotoperíode |
16-18 hores |
|
Espectre |
Blau-espectre complet millorat |
Llums de cultiu LED d'enciama les aplicacions d'hivernacle solen ser especificacions més simples que els sistemes de tomàquet - objectius PPFD inferiors, cap requisit d'il·luminació inter-i una disposició d'il·luminació-superior senzilla. El valor principal és la coherència del temps del cicle: sense il·luminació suplementària, els cicles d'enciam d'hivernacle en llocs de latitud-alta es poden estendre entre un 30 i un 50% en comparació amb la producció d'estiu. Amb un DLI suplementari adequat, els temps de cicle s'estabilitzen durant tot l'any-.
Aquí és on molts operadors d'hivernacle descobreixen una font de ROI inesperada: més cicles de producció per any, no només un major rendiment per cicle.
Maduixes i Flors
Il·luminació de maduixa d'hivernaclei la producció de flors ornamentals impliquen una dimensió addicional que les hortalisses de fruita i les hortalisses de fulla verda no tenen: la sensibilitat al fotoperíode. Moltes varietats de maduixes i cultius ornamentals (crisantems, poinsèties, clavells) floreixen en resposta a la durada del dia, no només a la intensitat de la llum.
Per a les varietats de maduixes neutres de dia-en sistemes d'hivernacle vertical o de banc, els objectius d'il·luminació suplementaris són similars a altres cultius fructífers - 200–400 µmol/m²/s PPFD total, amb l'addició d'un espectre molt-vermell que millora el conjunt i el desenvolupament de la fruita. Per a les varietats sensibles al fotoperíode-, l'extensió o interrupció del dia controlada amb cura és tan important com la DLI total.
Il·luminació de flors d'hivernacleper als ornamentals sovint prioritza el control del fotoperíode per sobre de la intensitat bruta - baixa-il·luminació nocturna d'interrupció (de 2 a 5 µmol/m²/s durant 4 hores enmig del període fosc) pot ser suficient per controlar el temps de floració en espècies sensibles al fotoperíode-, amb un cost operatiu molt baix.
Llums de cultiu d'hivernacle d'espectre completamb canals de color vermell llunyà ajustables-s'especifiquen cada cop més per a les operacions d'hivernacle mixtes que creixen tant cultius fructífers com ornamentals -, la capacitat d'ajustar l'espectre per zona ofereix millors resultats que un únic espectre fix a tota la instal·lació.
Plàntules i Propagació
La propagació i la producció de plàntules en entorns d'hivernacle es beneficien de la il·luminació suplementària principalment per a la uniformitat i la coherència del temps de cicle - els mateixos principis que la propagació vertical de la granja, però a nivells d'intensitat més baixos donada la presència de llum natural ambiental.
|
Paràmetre |
Interval recomanat |
|
DLI objectiu |
6-12 mol/m²/dia |
|
PPFD suplementari |
50–120 µmol/m²/s |
|
Espectre |
Blau-dominant |
|
Fotoperíode |
16-20 hores |
Llums de creixement LED addicionalsper a la propagació en hivernacle hauria de prioritzar la uniformitat per sobre de la intensitat. En bancs de propagació amb múltiples safates, la variació de ±10-15% de PPFD és l'objectiu -, la germinació desigual i l'arrelament en l'etapa de propagació crea una variació de qualitat que dura tot el cicle de producció.
Errors comuns d'il·luminació d'hivernacle que us costen rendir
La majoria dels problemes d'il·luminació d'hivernacle no s'anuncien. Es mostren en silenci - com a rendiments hivernals lleugerament inferiors, qualitats de productes inconsistents o factures d'energia que mai coincideixen amb les projeccions. En els projectes d'il·luminació d'hivernacle que ens han cridat a revisar, aquests són els errors que trobem més sovint.
Error 1: només els llums en marxa a l'hivern, ignorant la suplementació-del dia ennuvolat
Molts operadors d'hivernacle instal·len il·luminació addicional i la configuren perquè funcioni només durant els mesos d'hivern definits. Això perd una part important del valor potencial. Una sola setmana ennuvolada de març o octubre pot empènyer la DLI per sota dels objectius de cultiu amb la mateixa eficàcia que un dia de desembre. Els sistemes de control basats en sensor-que activen una il·luminació suplementària basada en el mesurament de la DLI-en temps real - no en la data del calendari - superen constantment els sistemes basats en el temps-. Això és una cosa que molts proveïdors de controladors d'il·luminació d'hivernacle no destaquen perquè els sistemes basats en sensors- requereixen una instal·lació més sofisticada.
Aquí és on la majoria dels projectes d'il·luminació d'hivernacle fracassen silenciosament - no perquè els accessoris estiguin equivocats, sinó perquè la lògica de control mai s'ha configurat correctament.
Error 2: establir PPFD suplementari massa alt
Més llum no sempre és millor -, sobretot quan la llum natural ja hi contribueix. Si el vostre sistema s'ha acabat-il·luminant la coberta en un dia lluminós, literalment esteu pagant electricitat per reduir el vostre marge de beneficis - empènyer el PPFD per sobre del punt de saturació de la llum del cultiu no ofereix cap rendiment addicional mentre augmenta la vostra factura energètica. La majoria dels productors no s'adonen que això està passant fins que no veuen la factura de l'electricitat. En sistemes-ben dissenyats,llums de creixement d'hivernacle regulablesamb un control de 0 a 10 V integrat amb sensors de llum exterior, s'ajusten automàticament la sortida en funció de les-condicions en temps real- proporcionant la DLI objectiu de manera eficient sense sobre-il·luminació. La majoria dels productors que no en tenen perden entre el 15 i el 25% de l'estalvi potencial d'energia.
Error 3: ignorar els requisits de classificació IP
Els entorns d'hivernacle combinen alta humitat, condensació, reg per aspersió i protocols de neteja regular que creen condicions genuïnament humides. Les instal·lacions sense una classificació IP adequada fallen prematurament en aquests entorns - i la fallada de l'aparell a mig cicle-, a mig hivern, és car d'una manera que va molt més enllà del cost de substitució. IP65 és el mínim per a la il·luminació superior d'hivernacle. Per a aplicacions inter-d'il·luminació més properes al reg, IP66 és l'especificació adequada. Qualsevol greuproveïdor comercial d'il·luminació d'hivernaclehauria d'oferir aparells amb classificació IP65/IP66 com a estàndard - no com a opció premium.
Això és una cosa que la majoria de proveïdors no us diran fins que un aparell falli a mig -cicle a mig hivern -, que és el moment més car per descobrir-ho.
Error 4: No hi ha integració entre la il·luminació i els controls ambientals
La il·luminació suplementària augmenta la temperatura del dosser i la taxa de transpiració. Els llums en marxa a plena intensitat sense ajustar l'HVAC, la ventilació i el reg en resposta creen desequilibris d'humitat i estrès de temperatura que compensen parcialment els beneficis de rendiment de l'augment del DLI. La il·luminació i el control ambiental s'han de dissenyar com un sistema integrat. Aquí és on veiem la diferència més gran entre el que esperen els productors d'una actualització de la il·luminació i el que realment obtenen - perquè el proveïdor d'il·luminació i el proveïdor de control climàtic solen ser empreses diferents que treballen de manera independent.
Error 5: escollir la il·luminació superior per a cultius densos-de dosel sense il·luminació inter-
La il·luminació superior per a tomàquets i cogombres en un dosser dens i madur ofereix la major part del seu PPFD als 30-40 cm superiors de la planta. La zona fructífera - on el valor econòmic realment és - en rep una fracció.Il·luminació LED intra-dossersoluciona això directament, però molts operadors només descobreixen el seu valor després d'una temporada completa de resultats subòptims només amb una il·luminació superior. Aquesta és la raó oculta per la qual el vostre ROI no apareix mai al paper - perquè vau invertir en la il·luminació superior, vau fer els números i encara no heu pogut explicar per què els rendiments d'hivern es van mantenir estables. La resposta va estar a la zona de fructificació tot el temps.
Com dissenyar un sistema d'il·luminació LED d'hivernacle
Pas 1 - Calculeu la vostra bretxa DLI
Com s'ha indicat anteriorment, el càlcul de la bretxa DLI és el punt de partida per a qualsevol especificació d'il·luminació d'hivernacle. Feu-ho abans de mirar les especificacions de qualsevol aparell. Dades de referència clau per al càlcul de la bretxa DLI:
|
Regió |
Winter DLI (a l'aire lliure, de desembre a febrer) |
DLI d'hivernacle típic (transmissió del 60%) |
|
Països Baixos / Nord d'Europa |
1,5-4 mol/m²/dia |
0,9-2,4 mol/m²/dia |
|
Nord dels EUA / Canadà |
3-8 mol/m²/dia |
1,8-4,8 mol/m²/dia |
|
Sud dels EUA / Mediterrani |
8-15 mol/m²/dia |
4,8-9 mol/m²/dia |
|
Tròpics-tot l'any |
15-25 mol/m²/dia |
9-15 mol/m²/dia |
Per a la majoria de les operacions comercials d'hivernacle al nord d'Europa i al nord d'Amèrica del Nord, la il·luminació suplementària d'hivern no és opcional per als cultius fructífers - la bretxa de DLI és simplement massa gran per tancar-la sense ella.
Pas 2 - Trieu la il·luminació superior i la il·luminació inter-
El tipus de cultiu i l'estructura de la coberta determinen quin enfocament és adequat:
Utilitzeu la il·luminació superior quan:
- L'alçada del dosel del cultiu és inferior a 60-80 cm
- El cultiu és enciam, herbes, flors o propagació
- Límits de l'estructura de l'hivernacle dins la-instal·lació de la coberta
Utilitzeu la il·luminació inter-quan:
- El dosel del cultiu supera els 1,5 m (tomàquets, cogombres, pebrots)
- La coberta superior és densa i bloqueja la penetració de la llum
- El màxim rendiment de la zona de fructificació és la prioritat
Utilitzeu tots dos quan:
- Cultiu fructífer d'alt-valor en una regió-poca de llum
- L'entrega màxima de DLI és necessària durant tot l'any-
- El ROI de les instal·lacions justifica una inversió de capital més gran
Pas 3 - Selecció i disseny de l'aparell
Classificació IP:IP65 mínim per a la il·luminació superior, IP66 per a la il·luminació inter-. No-negociable en entorns d'hivernacle.
Tipus de fixació: Llums de creixement LED linealsibarres de llum de creixement LED d'espectre completsón l'especificació estàndard per a la il·luminació superior d'hivernacle comercial moderna - un perfil prim per a una ombra mínima, una distribució uniforme a l'amplada del banc o de la fila i una refrigeració passiva per a la fiabilitat en entorns humits.
Espaiat i disposició:L'espaiat dels accessoris determina la uniformitat del PPFD. Per a la majoria de les-aplicacions d'il·luminació superiors, orienteu una variació de PPFD de ±15% o millor a l'àrea de cultiu. Sol·liciteu dades de distribució fotomètrica completes (fitxers IES) a qualsevol proveïdor - no només els números de sortida màxims.
Integració del controlador: A controlador d'il·luminació d'hivernacleLa integració amb sensors de llum exterior, la programació de l'etapa{0}}de tall i l'atenuació de 0 a 10 V és essencial per a les operacions comercials. El control manual d'encesa i apagat malgasta energia i produeix un lliurament de DLI inconsistent. En avaluar qualsevolfàbrica de llums de creixement LED d'hivernacleo proveïdor, pregunteu específicament sobre la integració del sistema de control - és tan important com l'especificació de l'aparell.
Capacitat d'atenuació: Llums de cultiu d'hivernacle regulablesamb l'ajust automàtic basat en sensor-redueix constantment el consum d'energia entre un 20 i un 35 % en comparació amb els sistemes de-sortida fixa que funcionen amb temporitzadors -, evitant la-excés d'il·luminació durant els dies parcialment assolellats.
Eficiència i ROI de la il·luminació LED d'hivernacle
Matemàtiques de l'Energia
En un hivernacle comercial, la il·luminació suplementària normalment representa entre el 30 i el 50% del consum total d'electricitat durant els mesos d'hivern. L'eficiència dels vostres accessoris - mesurada en PPE (µmol/J) - determina directament el vostre cost operatiu per unitat de DLI lliurat.
Si no esteu segurs de si la vostra configuració actual d'il·luminació ja us està costant el rendiment, aquesta és la secció que heu de llegir amb atenció. Les xifres següents es basen en escenaris operatius reals - i la diferència entre un sistema de baix rendiment i un de ben dissenyat- és més gran del que la majoria de productors esperen.
Model representatiu de cost de 5-anys per a un hivernacle comercial de tomàquet de 5.000 m² (Països Baixos, funcionament de 18 hores durant 5 mesos de poca llum, 0,15 $/kWh):
|
Sistema |
EPI |
Cost anual de l'energia de la il·luminació |
Cost de 5 anys |
|
Il·luminació superior HPS (1,7 µmol/J) |
1,7 µmol/J |
~$148,000 |
~$740,000 |
|
LED estàndard (2,5 µmol/J) |
2,5 µmol/J |
~$101,000 |
~$505,000 |
|
LED d'alta -eficiència (3,2 µmol/J) |
3,2 µmol/J |
~$79,000 |
~$395,000 |
|
Estalvi (HPS → LED d'alta-eficiència) |
- |
~69.000 $/any |
~ 345.000 dòlars durant 5 anys |
Base de càlcul: coberta de 5.000 m², objectiu de PPFD suplementari de 200 µmol/m²/s, recompte d'accessoris derivats de l'EPI i rendiment. 5 mesos × 18 h/dia de funcionament. Els resultats reals varien segons la instal·lació i la tarifa energètica.
Per a les operacions que s'executen actualment la il·luminació suplementària HPS - encara és habitual a les instal·lacions d'hivernacle més antigues -, el cas d'actualitzar aLlums de cultiu LED d'hivernacle comercialés convincent als preus actuals de l'energia. Els períodes d'amortització de 18 a 36 mesos són típics per a les conversions d'HPS-a-LED, més ràpids en mercats d'alt-energia-cost.
Rendiment del ROI més enllà de l'estalvi energètic
L'estalvi d'energia és el component de ROI més visible, però no sempre el més gran. En molts projectes comercials d'hivernacle en què hem treballat, la millora del rendiment d'una millor consistència i uniformitat de la DLI supera l'estalvi d'energia en termes absoluts de dòlars.
Per als productors de tomàquet, el punt de referència de recerca de Wageningen d'1% de millora del rendiment per mol/m²/dia addicional de DLI es tradueix directament en ingressos. Una instal·lació de 5.000 m² que produeix 60 kg/m²/any a 1,50 USD/kg genera ingressos anuals de 450.000 USD. Una millora del 10% de l'IDD a partir d'una millor il·luminació suplementària=45.000 $ d'ingressos anuals addicionals - sovint més grans que l'estalvi d'energia només.
Programes de bonificacions i incentius
Als Estats Units i al Canadà, els aparells LED hortícoles que figuren a la llista de DLC-admeten els descomptes d'eficiència energètica dels serveis públics a molts territoris. Per a les instal·lacions d'hivernacle grans, aquestes bonificacions poden compensar entre el 15 i el 30% del cost de compra d'accessoris, millorant significativament la recuperació del projecte. Els programes varien significativament segons la utilitat i la regió - sempre comproveu la disponibilitat actual abans de finalitzar les decisions de compra. Qualsevol creïblellums de creixement d'hivernacle a l'engròsEl proveïdor hauria de poder proporcionar documentació que admeti les sol·licituds de descompte per als productes de la llista{0}}DLC.
Llums de creixement LED d'hivernacle vs il·luminació agrícola vertical
Entendre les diferències fonamentals entre la il·luminació suplementària d'hivernacle i els sistemes LED d'agricultura vertical ajuda els planificadors d'instal·lacions a evitar especificacions no coincidents - i prendre la decisió correcta del model de producció per als seus cultius i mercats específics.
|
Factor |
Il·luminació LED d'hivernacle |
Il·luminació LED d'agricultura vertical |
|
Paper de la font de llum |
Suplementari (s'afegeix a la llum solar) |
Substitució completa (substitueix la llum solar) |
|
PPFD obligatori dels accessoris |
50–300 µmol/m²/s |
150–1.200 µmol/m²/s |
|
Cost energètic per m² |
Abaix |
Més alt |
|
Variació estacional |
Existeix (la llum natural varia) |
Cap (totalment controlat) |
|
Dependència de la ubicació |
Sí (la latitud afecta la DLI natural) |
Cap (qualsevol ubicació) |
|
Densitat de cultiu |
Dosser únic, densitat més baixa |
Multi-nivell, densitat molt alta |
|
Els millors cultius |
Tomàquets, pebrots, cogombres, flors |
Verds de fulla, herbes, microverds |
|
Cost de capital per m² de coberta |
Abaix |
Més alt |
|
Coherència de rendiment |
Moderat-alt (depenent del clima) |
Molt alt (totalment controlat) |
|
Tipus de fixació |
Llum superior + llum inter- |
Barra lineal, bastidor-integrat |
El marc de decisió pràctic és el següent: si el vostre cultiu és una hortalissa amb fruites o una planta ornamental que es beneficia de l'aportació de llum natural i de la producció d'un sol -dosser, la il·luminació suplementària d'hivernacle gairebé sempre ofereix una millor economia que l'agricultura vertical. Si el vostre cultiu és de fulles verdes o herbes, requereix la màxima eficiència espacial o necessita una independència total de la geografia i el clima, l'agricultura vertical té més sentit.
La majoria de les-operacions comercials a gran escala no trien entre les dues - que utilitzen la producció d'hivernacle per a tomàquets, cogombres i pebrots, i l'agricultura vertical per a verdures de fulla i herbes, fent coincidir el model de producció amb l'economia del cultiu.
Per obtenir un desglossament complet del disseny del sistema d'il·luminació agrícola vertical i les especificacions dels cultius, consulteu el nostreIl·luminació LED d'agricultura verticalguia.
Preguntes freqüents
P: Quina és la millor llum de creixement LED per a un hivernacle comercial?
R: No hi ha cap fixació única - l'especificació correcta depèn del vostre cultiu, ubicació, espai DLI i estructura de la coberta. Per a tomàquets i pebrots: il·luminació superior-alta combinada amb il·luminació inter-per a zones denses de coberta. Per a enciams i herbes: il·luminació superior d'espectre complet d'intensitat més baixa-. Per a ornamentals: espectre complet amb capacitat de control de fotoperíode. En tots els casos, la qualificació mínima IP65, l'EPI superior o igual a 2,5 µmol/J i les dades fotomètriques verificades són requisits bàsics.
P: Quanta llum addicional necessita un hivernacle?
R: Calculeu la vostra bretxa DLI: objectiu DLI menys DLI d'hivernacle real de la llum natural. Dividiu el buit per (hores de fotoperíode × 0,0036) per obtenir el PPFD addicional necessari. Per a la majoria de cultius comercials d'hivernacle al nord d'Europa i al nord d'Amèrica del Nord, els requisits de PPFD suplementaris a l'hivern oscil·len entre 100 i 300 µmol/m²/s segons el cultiu i el DLI objectiu.
P: Quan he d'utilitzar il·luminació suplementària al meu hivernacle?
R: Per a operacions a latituds superiors a 45 graus N o 45 graus S: tot l'any per a cultius fructífers, mesos d'hivern per a verdures de fulla verda. Per a operacions entre 35 i 45 graus de latitud: mesos d'hivern per a cultius fructífers, opcional per a verdures de fulla verda. Per sota dels 35 graus de latitud: la il·luminació suplementària sovint no és necessària per a la majoria de cultius, excepte durant períodes ennuvolats prolongats. El control basat en sensor-que activa la il·luminació basant-se en el mesurament de la DLI-en temps real és sempre més eficient que la programació-basada en el calendari.
P: Què és DLI i per què importa la il·luminació d'hivernacle?
R: DLI (Daily Light Integral) és la quantitat total de llum fotosintèticament activa que rep una planta durant un dia sencer, mesurada en mol/m²/dia. Combina la llum solar natural i les aportacions de llum artificial. La DLI és la mètrica principal que impulsa la taxa de creixement, el rendiment i la qualitat dels cultius - no només la PPFD. Un dispositiu que ofereix 200 µmol/m²/s durant 16 hores produeix una contribució de DLI d'11,5 mol/m²/dia. Entendre la DLI és la base de qualsevol decisió racional d'il·luminació d'hivernacle.
P: Els llums LED d'hivernacle han de ser impermeables?
R: Sí - IP65 és el mínim per a la il·luminació superior en entorns d'hivernacle i IP66 per a aplicacions inter-d'il·luminació prop del reg. Les condicions de l'hivernacle - la humitat, la condensació, l'esprai de reg, la neteja - creen entorns realment humits. Els accessoris sense una qualificació IP adequada fallen prematurament i creen riscos de seguretat. Qualsevol fabricant de llums de cultiu LED d'hivernacle que subministra operacions comercials hauria d'oferir IP65/IP66 com a especificació estàndard.
P: Com calculo els meus requisits d'il·luminació d'hivernacle?
R: Seguiu els quatre -passos de càlcul de la bretxa DLI descrits en aquesta guia: trobeu el DLI exterior de la vostra ubicació per mes, apliqueu el vostre factor de transmissió d'hivernacle, identifiqueu el DLI objectiu del vostre cultiu i, a continuació, calculeu el PPFD addicional necessari. Per obtenir un recompte i un disseny precisos de l'aparell, executeu una simulació fotomètrica amb fitxers IES del vostre proveïdor d'aparells - no només els números màxims de sortida d'un full d'especificacions.
P: Quina diferència hi ha entre la il·luminació superior i la inter-il·luminació als hivernacles?
R: La il·luminació superior es munta a sobre del dosser i és adequada per a cultius de-cobertes baixes i il·luminació suplementària general. La il·luminació inter-s'instal·la dins del dosser del cultiu i s'utilitza per a cultius alts i densos com els tomàquets i els cogombres on la llum superior no pot penetrar a la zona de fructificació. Per a cultius fructífers d'alt-valor a les regions de poca-il·luminació, la combinació dels dos enfocaments ofereix els millors resultats de rendiment - i el ROI més fort.
P: Quant dura el període de recuperació de la il·luminació LED d'hivernacle?
R: Per a conversions d'HPS-a-LED: normalment entre 18 i 36 mesos, depenent dels costos energètics, les hores de funcionament i la millora del rendiment. Per a instal·lacions noves que no substitueixen cap sistema anterior: és habitual entre 24 i 48 mesos. En mercats d'-energia- alts (Europa, Japó) o en les operacions amb llargues hores addicionals, la recuperació pot ser tan curta com 12-18 mesos. Els descomptes de DLC, quan estiguin disponibles, poden reduir la recuperació entre 6 i 12 mesos.
Si teniu previst un projecte d'il·luminació d'hivernacle - nova instal·lació o modernització -, aquesta és la realitat que la majoria de proveïdors no diuen directament: les decisions d'il·luminació que preneu en l'etapa d'especificació determinaran el vostre cost energètic i la coherència del rendiment durant els propers 5-10 anys. Una trucada incorrecta sobre el tipus d'aparell, l'objectiu DLI o el sistema de control no només afecta aquesta temporada. Es composa.
La majoria dels clients ens acudeixen després d'una o dues temporades de baix rendiment inexplicable. No cal que espereu tant.
Envieu-nos la ubicació de l'hivernacle, el tipus de cultiu, l'àrea de la coberta i les dades de rendiment actuals. Calcularem la vostra bretxa de DLI, identificarem on el vostre sistema actual està perdent rendiment o malgasta energia i us oferirem una projecció realista del retorn de la inversió - abans de comprometreu-vos amb qualsevol cosa. Com a fabricant d'il·luminació LED d'hivernacle que treballa directament amb operacions comercials, normalment detectem el problema en 24 hores. Abans de prendre aquesta decisió, envieu-nos el vostre disseny.