211service.com
Hur lysdioder är inställda på att revolutionera högteknologisk växthusbruk
Det kommer inte som en överraskning att upptäcka att konsumenter över hela den utvecklade världen i allt högre grad efterfrågar säsongens grönsaker året runt, även när det lokala klimatet helt enkelt inte tillåter den typen av tillväxt. Särskilt eftertraktade är tomater, gurkor och bladgrönsaker. Det är därför som växthusodling har blivit en viktig faktor i livsmedelsförsörjningen i den utvecklade världen.
Följaktligen ökar antalet kommersiella växthus och den yta de upptar. I Nederländerna, till exempel, upptar växthus cirka 0,25 procent av hela landets landyta. Och Nederländerna är inte ens den största producenten av växthusgrönsaker i Europa. Den positionen innehas av Spanien. Och den största producenten av växthusgrönsaker i världen är nu Kina.
Denna typ av jordbruk har en betydande inverkan på miljön. Kommersiella växthus måste tändas och värmas upp på ett sätt som optimerar tillväxten. Och upp till 35 procent av kostnaden för växthustomater kommer från denna uppvärmning och belysning.
Så en viktig fråga är hur man minimerar den energi som krävs för att odla dessa grödor. Ett uppenbart svar är att konvertera växthus från den traditionella glödlampan, vanligtvis högtrycksnatriumlampor, till mer energieffektiva lysdioder.
Det kan tyckas vara en ekonomisk no-brainer men branschen har varit långsam med att göra denna förändring på grund av den höga initiala kostnaden för lysdioder. Frågan som bönder har funderat över är om de någonsin kommer att få tillbaka kostnaden för ett helt nytt belysningssystem.
Idag får de svar tack vare Devesh Singhs och kompisars arbete vid Hannover Center for Optical Technologies vid universitetet i Hannover i Tyskland. Dessa killar har jämfört livscykelkostnaderna för traditionella högtrycksnatriumlampor med kostnaderna för lysdioder för växthusbelysning.
Och de säger att fördelarna är tydliga. De beräknar att den ackumulerade kostnaden för högtrycksnatriumlampor överstiger den för lysdioder efter bara sju år och att den ackumulerade kostnaden för högtrycksnatriumlampor efter 16 år är mer än dubbelt så stor som motsvarande kostnad för lysdioder.
Det är inte svårt att se var denna besparing kommer ifrån. Även om högtrycksnatriumlampor individuellt är billigare än lysdioder, måste de bytas varje år jämfört med vart 19:e år för lysdioder. Och, naturligtvis, använder lysdioder betydligt mindre elektricitet och slösar lite som värme.
Men den mest intressanta delen av Singh och cos analys är potentialen hos lysdioder för att förändra sättet att odla grönsaker. Högtrycksnatriumlampor avger ljus över hela den synliga delen av spektrumet och långt in i det infraröda där mycket energi går förlorad som värme. Däremot kan lysdioder justeras för att avge ljus i mycket specifika delar av spektrumet.
Växtfysiologer har länge känt till att klorofyll absorberas främst i de blå, gröna och röda delarna av spektrumet men absorberar lite i de orange och gula. Så det är vettigt att bara producera ljus i dessa delar av spektrumet. Det är naturligtvis enkelt med lysdioder, men omöjligt med natriumlampor
Samtidigt har olika forskare visat att blomnings- och groningsmönster påverkas av grönt ljus och att ljusfrekvensen även påverkar biomassan hos vissa växter samt deras näringsinnehåll.
Till exempel ökar högre nivåer av rött ljus tomatutbytet och C-vitaminhalten i senap, spenat och salladslök. Grönt ljus bidrar också till växternas tillväxt och utveckling, säger Singh och co.
Exakt hur ljus av olika frekvenser påverkar växternas tillväxt, biomassa och näringsinnehåll är inte väl förstått. Det är därför som växtforskare över hela världen för närvarande studerar detta fenomen i ett försök att utnyttja det i framtiden.
För tillfället verkar strategin för växthusbönder klar: konvertera till LED-belysning så snabbt som möjligt. Investeringen bör betala sig inom några år och de fördelar som bör vara möjliga för att påverka avkastningen och kvaliteten på produktionen bör börja bli tydliga under de närmaste åren.
Detta är ett komplext ämne med många finesser. Det råder ingen brist på argument för att äta närodlad mat på grund av de lägre transportkostnaderna. Växthus möjliggör ett större utbud av frukt och grönsaker för ett givet klimat. Lysdioder ger lantbrukare större flexibilitet till en lägre kostnad och ett mindre miljöavtryck. Det är helt klart mål värda att sikta på.
Ref: arxiv.org/abs/1406.3016 : Lysdioder för energieffektiv växthusbelysning