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Beleuchtungstechnik

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Stern  LED-Lampen lassen Pflanzen besser wachsen

 

LEDs sind nicht nur ein effizientes Beleuchtungselement für Indoor-Gärten, sie geben wenig Wärme ab und unterstützen die Photosynthese. Der Anbau von Pflanzen, sei es drinnen, im sogenannten "Indoor" -Anbau oder in größeren Räumen, wie in Gärten, kann Verbündete haben, die bei der Entwicklung von Pflanzen helfen. Es sind LED-Lampen. Neben der Möglichkeit, die Umwelt zu beleuchten, können sie auch die Entwicklung von Pflanzen beeinflußen.

LED-Lampen sind im Vergleich zu herkömmlichen Lampen effizienter, langlebiger und nachhaltiger, da sie keine Giftstoffe an die Umwelt abgeben, sie haben kein Quecksilber und allein die Tatsache, dass sie wirtschaftlich und stromsparend sind hilft auch beim Schutz der Umwelt. Ein weiterer Vorteil von LED-Lampen ist, dass sie keine Wärme abgeben - an der Unterseite der Lampe befindet sich ein Auslass, von dem die Luft abgeführt wird. Dies ist einer der Gründe, warum sich LED- Lampen ideal für die Beleuchtung von Pflanzen eignen.

Aber es gibt noch einen weiteren Grund, der den Einsatz von LED-Lampen bei der Garten- und Pflanzenzucht noch wirtschaftlicher macht: Das von den Lampen ausgestrahlte Licht hilft bei der Photosynthese. Das wichtigste ist das blaue Licht, das die Absorption des Kohlensäuregases stimuliert. Durch die geringe Wärmeabgabe ist es möglich, die LED-Lampe sehr nahe an der Pflanze zu positionieren. Immer mehr LED-Lampen werden in der Landwirtschaft in Gewächshäusern verwendet. Neben funktionalen Vorteilen können nachhaltige Ergebnisse erzielt werden. Die Verbesserung der Photosynthese der Pflanzen ist dafür ein Beispiel.

 

Stern  Warum LEDs für Pflanzen verwenden?

 

Obwohl etwas teurer, amortisieren sich die Ausgaben der LED Beleuchtung wegen der längeren Haltbarkeit und der besseren Wirtschaftlichkeit beim Stromverbrauch. Darüber hinaus ist die LED eine interessantere Option für die Umwelt und auch für Ihr eigenes Zuhause, da die Materialien, aus denen die Lampen bestehen, recycelbar sind und keine Schwermetalle wie Quecksilber enthalten. Da das Licht fast keine Wärme abgibt, kann die LED-Technologie bei Beleuchtungsprojekten in Außenbereichen und Gärten eingesetzt werden. Lampen, Leuchten und LED-Bänder, die sogar in Kontakt mit Blumen und Pflanzen kommen, werden diese nicht verbrennen. Es gibt eine Reihe von Spots, Projektoren, Erdspießen, Bändern und weitere Lampenformen, die speziell für diese Art der Anwendung entwickelt wurden. Die Effizienz von LED-Lampen für den Pflanzenanbau wurde bereits von der NASA nachgewiesen. Welche Art von Nahrung werden Astronauten essen und was ist der beste Weg, um sie während einer Weltraummission zu züchten und zu ernten? Im Jahr 2012, hat eine Gruppe von Biologen von der NASA Space Science Laboratory in den Vereinigten Staaten, die Reaktion von Gemüse getestet, das fluoreszierenden LED-Lampen ausgesetzt war. Wegen ihrer Haltbarkeit und langen Lebensdauer sind LEDs ideal für Weltraummissionen, bei denen die Versorgung mit Nahrung von der Erde begrenzt ist.

Aber der Einsatz von LEDs für den Nahrungsmittelanbau ist nicht nur für Astronauten gut. Indem Sie Ihren Garten mit LED-Lampen beleuchten, stellen Sie sicher, dass Pflanzen nicht unter Hitze leiden. Darüber hinaus sind die Farben und die Lichtintensität der Lampen einstellbar. Dies ermöglicht den Einsatz von LEDs die speziell an Pflanzen angepasst sind. Die LEDs leuchten nur mit den Farben, die die Pflanzen während ihres Lebenszykluses auch benötigen, was Energieverschwendung vermeidet.

 

Stern  Warum sind Pflanzen grün?

 

Die Pflanzen sind grün, weil ihre Blätter alle Farben außer dem Grün absorbieren und das Licht deswegen in dieser Farbe reflektieren. Das heißt, es ist nicht notwendig, sie mit Lampen zu beleuchten, die grünes Licht emittieren. Pflanzen benötigen kein grünes Licht für die Photosynthese.

 

Stern  Was ist die beste Farbe für Pflanzen?

 

Die Farben, die sich für das Pflanzenwachstum am besten eignen sind Blau und Rot. Allerdings kann die rote Farbe das Pflanzenwachstum schädigen, während Blau die Blätter anregt, ihre Blattporen zu öffnen. Das erleichtert den Pflanzen, den Eintritt von Kohlendioxid in die Blätter. Die Photosynthese ist erleichtert und besseres Wachstum ist garantiert. Daher ist Blau die beste Farbe von LED-Lampen, um Pflanzen "Indoor" zu züchten.

 

Stern  LED Potenzial für die Pflanzenproduktion

 

Die LED-Beleuchtung hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Beleuchtungstechnologien. Sie verbrauchen weniger Strom, haben eine längere Lebensdauer, ermöglichen die Verwendung von spezifischen Wellenlängen, ermöglicht eine genauere Einstellung der Lichtstärke und eine geringe Wärmeentwicklung. LEDs können in der Nähe von Pflanzengewebe platziert werden, sogar zwischen den Pflanzen.

 

 

YouTube Video - LEDs im Gartenbau: die stille Revolution

 

Stern  Ist diese Technik wirtschaftlich sinnvoll?

 

Die Produktion von Pflanzen in einer kontrollierten Umgebung wurde lange Zeit von Agrarwissenschaftlern erforscht und ermöglichte einen effektiven Wissenstransfer in den produktiven Sektor. Ein Beispiel für diesen Transfer war die "Landwirtschaft ohne Boden", die Hydroponik. Die Entwicklung dieses Produktionssystems führte wiederum zur Entstehung von anderen Systemen, in denen ohne Boden und ohne Sonne produziert wird.

 

Stern  Die Pflanzenfabrik mit künstlichem Licht

 

Dieses Fertigungskonzept als Indoor - Landwirtschaft oder "iFarm" bekannt, kontrolliert Parameter wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, CO2-Konzentration, Luftgeschwindigkeit, Beleuchtung und Ernährung.

 

 

YouTube Video - Frisches Gemüse aus dem Keller

 

Stern  Warum LEDs?

 

Die Gründe sind neben anderen Faktoren, die zunehmende Urbanisierung der modernen Gesellschaften, die geringer werdende Verfügbarkeit von Acker oder landwirtschaftlich genutzten Flächen, die Verschmutzung von Ressourcen wie Boden und Wasser und der soziale Druck weniger Pestizide zu verwenden. Die Produktion von Pflanzen in einer kontrollierten Umgebung hat jedoch sehr hohe Energiekosten. Die Kosten für die Verwendung von Energie zur Erzeugung von künstlichem Licht und für die Umweltkontrolle sind der kritische Punkt bei dieser Art von Systemen. Nach einigen Versuchen mit weniger effizienten Lichttechnologien entstand in Japan zu Beginn dieses Jahrhunderts die erste Produktionseinheit, die LEDs als Beleuchtungsquelle verwendet. LED-Beleuchtung hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber herkömmlichen Beleuchtungstechnologien wie Leuchtstofflampen, Natriumdampflampen und anderen Beleuchtungskörpern.

 

Stern  Vorteile von LEDs

 

Weniger Energie verbrauchen, eine längere Lebensdauer, die Verwendung von spezifischen Wellenlängen je nach dem gewünschten Produktionsziel, eine exakte Einstellung der Lichtintensität (10-100% Dimmung), das sofortige erreichen der vollen Lampenleistung, eine geringe Wärmeemission das platzieren unmittelbarer Nähe der Pflanzen sind die vielen Vorteile von LEDs. Darüber hinaus zeigen die LEDs eine Energieeffizienz (Umwandlung von Strom in Licht), die jeder anderen Art von Licht bei weitem überlegen ist. Die ersten Arbeiten über die Möglichkeit der Verwendung von LEDs in der Pflanzenproduktion erschienen in den frühen 1990er Jahren und basierten auf der Verwendung der einzigen existierenden LED, rot (2A). In den frühen 1990er Jahren erschien die blaue LED, eine Arbeit, die mit dem Nobelpreis für Physik ausgezeichnet wurde und erst in der zweiten Hälfte der 90er Jahre erschien die erste weiße LED.

 

Stern  Fragen zur LED-Technik

 

Als Ergänzung zum natürlichen Licht wirft die LED eine Reihe neuer Fragen auf, für die es entweder keine Antwort gibt oder keine Übereinstimmung besteht. Gibt es geeignetere Beleuchtungsarten für jede Pflanzenentwicklungsstufe (Keimung, vegetatives Wachstum, Blüte)? Ist es besser, Mischungen von Schmalband-Spektren zu verwenden oder eine weiße LED, die den Lichtbedürfnissen von Pflanzen entspricht, mit dem Sehkomfort von Personen, die in einer kontrollierten Umgebung arbeiten? Welche Lichtintensität ist zu verwenden? Soll diese Intensität mit dem verwendeten Spektrum variieren?

Die Antwort kann nur durch vergleichende Tests gegeben werden, und in diesem Zusammenhang haben die Universitäten von "Évora", "Grow to Green" und "Aralab", gearbeitet. In Tests, die an der Universität "Evora" durchgeführt wurden, hat man Produktionsparameter, Photosynthese und Wasser die Beziehungen der verschiedenen Pflanzenarten, unter Beleuchtung mit Leuchtstofflampen (F), die als Kontrolle dienten, und verschiedene Arten von LEDs erzeugt. Man erkannte, dass in keinem Fall die Ergebnisse, die mit der Verwendung von weißen LEDs erzielt wurden, niedriger waren als diejenigen, die mit den Fluoreszenzlampen erreicht wurden. Diese neue Art LED scheint in der Lage zu sein, ohne Einschränkung die Beleuchtung zu ersetzen, die traditionell in Pflanzenwachstumsleuchten verwendet wird.

Die Verwendung bestimmter Wellenlängen für einen bestimmten Zweck kann in Betracht gezogen werden. Zum Beispiel war das Frischgewicht und die Anzahl der produzierten Blätter in Pflanzen, die unter roten LEDs wachsen, signifikant höher. Allerdings wurde die Morphologie der Blätter verändert, was zu länglichen Blattstielen und dem Wickeln derselben auf die untere Seite führte. Der Chlorophyllgehalt sowie die Anhäufung von Trockensubstanz wurde durch die Verwendung von blauen LEDs begünstigt. Das Frischgewicht war jedoch geringer, ebenso die Anzahl der produzierten Blätter.

Bei "Grow to Green" konzentrierte sich die Arbeit auf die Simulation von Produktionszyklen als Funktion des Energieverbrauchs, um die Qualität und Quantität der Produktion zu maximieren. In diesem Zusammenhang wurden zahlreiche Tests entwickelt, bei denen die Beleuchtung an jede Art und an jedes einzelne Ziel angepasst wurde. Getestet wurden mehrere Sorten von Salat, Rucola, aromatischen Kräutern, Tomaten, Radieschen, Kohl, usw. Im Allgemeinen gab es eine direkte Beziehung zwischen erhöhter Beleuchtung (in Intensität und / oder Dauer) und Biomasseproduktion. Diese Produktion kann auch durch die Verstärkung von Wachstumsfaktoren wie der atmosphärischen Anreicherung mit CO2 verstärkt werden. Aus der Sicht der physikalischen Eigenschaften der Pflanze wurde bestätigt, dass die verschiedenen Spektren unterschiedliche Reaktionen in den getesteten Pflanzen induzieren, nämlich auf der Ebene der Farbe und der Textur. Zum Beispiel war es mit der Variation der Lichtintensität möglich, grüne und / oder violette Pflanzen in der gleichen Kultur zu erzeugen.

Diese ersten Ergebnisse zeigten, dass sowohl die Lichtintensität als auch das verwendete Spektrum einen signifikanten Einfluss auf die Entwicklung der Pflanzen haben. Es ist möglich, für jede Situation das Licht zu optimieren, um die Ergebnisse zu maximieren. Diese Beziehung muss entsprechend den Produktionszielen definiert werden und kann einen signifikanten Einfluss auf die Qualität des Endproduktes haben. Alle Tests wurden ohne den Einsatz von Pestiziden, Chemikalien jeglicher Art oder Flüssigdünger der hydroponischen Systeme durchgeführt.

 

Stern  Fazit

 

Die Gewächshausproduktion war eindeutig die erste, die von der Verwendung der LED-Beleuchtung profitierte. Aufgrund ihres geringen Verbrauchs ermöglichten die LEDs die Zufuhr von natürlichem Licht und verlängerten die Produktionszeit erheblich, wenn das Licht eingeschränkt war. Darüber hinaus hat LED-Licht das Konzept der Produktion in einer kontrollierten Umgebung neu gestartet. Überall auf der Welt werden alte stillgelegte Anlagen in Anlagen für die Pflanzenproduktion umgewandelt, wodurch die Produktionsbereiche den Verbrauchszentren näher gebracht werden und dadurch der Transportweg reduziert wird. Mit der zunehmenden Effizienz der Produktionsanlagen für erneuerbare Energie (Solar und Wind) schreitet die Produktion in diesen Einheiten in Richtung Selbstversorgung voran. Wenn wir den Wasser- und den Nährstoffstatus von Pflanzen strikt einhalten, den Wasser- und Düngerverbrauch reduzieren und Pestizide aufgrund des Fehlens von Schädlingen und Krankheiten, die mit dem Produktionsprozess einhergehen, nicht verwenden, ist es nicht schwierig zu postulieren dass eine neue Revolution der landwirtschaftlichen Produktion gerade vorbereitet wird.

Theoretisch wird es möglich sein, jede Pflanze in einer vollständig kontrollierten Umgebung zu produzieren, aber heute wird Blattgemüse und aromatischem Gemüse der Vorzug gegeben. Aktuelle und zukünftige Aussichten der technischen Fähigkeiten von LEDs, die mit erhöhter Leistung und Kapazität verbunden sind, um höhere Lichtintensitäten zu erreichen, könnten die Anzahl lebensfähiger Kulturen erweitern. Dies gilt für Gartenbaukulturen, die für die Obst- und Gemüseproduktion bestimmt sind, wie Erdbeeren, Salate und Kräuter. Es wird der wirtschaftliche Wert einer Pflanzenkultur sein, der das Ausmaß der Produktion begründet.