Het aanschaffen van LED groeilicht is een investering die zich in de loop van tijd terugbetaalt door het lage energieverbruik van de lampen, lage warmteafgifte en de lichtspectra die zijn geoptimaliseerd voor een efficiënte plantengroei. De investering kan echter een verspilling worden als de cruciale stap van de lichtplanning onjuist wordt uitgevoerd. Het draait allemaal om het verkrijgen van een zo hoog mogelijke, optimale lichtintensiteit met het laagst mogelijke aantal armaturen.
In dit artikel geeft Valoya 3 stappen om ervoor te zorgen dat je de juiste beslissingen neemt bij het investeren in LED en om een efficiënte plantengroei te garanderen.
Stap 1: Bepalen van de plantenbehoefte
Tijdens het proces van de lichtplanning bepalen we hoe planten het best met licht gevoed kunnen worden. Voor we dat doen moeten we de betrokken plant en zijn behoeften begrijpen:
- Dagelijkse fotoperiode, d.w.z. het aantal uren dat de plant binnen 24 uur aan licht wordt blootgesteld
- Belichtingsintensiteit, hoeveel fotonen aan de planten worden 'gevoed', typisch gemeten in μmol/m2/s
- Bepalen van het juiste lichtspectrum, oftewel combinaties van golflengten, voor elke groeifase
De uitdaging bestaat hierbij uit de verschillende behoeften voor elke plantensoort en elke groeifase. Goed kunstlicht benadert zonlicht, maar met kunstlicht is het ook mogelijk om planten met golflengten te voeden die hun groei versnelt en hun voedingsstoffendichtheid verhoogt in vergelijking met de groei onder zonlicht. De kennis over hoe planten op licht reageren stamt uit jarenlang onderzoek en gegevensverzameling over planten, diverse spectra en perfecte combinaties hiervan.
Een slaplant heeft bijvoorbeeld als zaailing ~80 µmol/m2/s nodig, ~150 µmol/m2/s tijdens de vegetatieve fase en meer dan 200 µmol/m2/s wanneer het begint te bloeien. Het begrip van zijn lichtniveaubehoefte is ontstaan aan de hand van meerdere experimenten waarbij het gedrag ervan onder verschillende soorten lichtbronnen en lichtintensiteitsniveaus werd waargenomen.
Figuur 1 - Slaplanten geteeld onder verschillende lichtintensiteitsniveaus van een enkel LED groeilichtspectrum. De lichtintensiteit bij elke groeifase speelt een belangrijke rol wanneer de hoogst mogelijke biomassa gewenst is in combinatie met de hoogste kwaliteit. De beslissing over het micromoliveau waar de plant aan zal worden blootgesteld moet gebaseerd zijn op de klantenbehoefte. Deze behoeften kunnen bestaan uit compacte of langwerpige planten, veel bladeren, een vertraagde of versnelde bloei, etc.
Stap 2: De armatuurkeus
Uit het begrijpen van hoeveel licht een plant nodig heeft in elk van zijn groeifasen volgt hoeveel armaturen er moeten worden gebruikt, welke soort en hoe ze moeten worden geplaatst. Tegelijkertijd wordt het benodigde type armatuur mede bepaald door de toepassing. Voor weefselcultuurlaboratoria zijn er bijvoorbeeld zeer lage lichtintensiteitsinstallaties nodig, met intensiteiten van 10 tot 100 μmol/m2/s; een groeikamer die de buitenlucht omstandigheden nabootst een hoge lichtintensiteitsinstallatie, met lichtintensiteiten tot 2000 umol/m2/s. Afhankelijk van de gewassoort kan de behoefte van kasplanten overal tussen deze micromoliveaus liggen.
Figuur 2 – LED groeilicht komt meestal in drie vormen: buizen, staven en panelen. Buizen zijn armaturen met een lage intensiteit met verwaarloosbare warmte die vaak worden gebruikt om T8 TL-buizen te vervangen. Ze worden het meest gebruikt voor weefselkweek en verticale landbouw. Staven variëren sterk in intensiteit en zijn dus het meest veelzijdig. Ze worden voor diverse toepassingen gebruikt, van meerlaagse teelt tot kassen waar ze hoog hangen en een groot deel van het gewas bestrijken. Groeipanelen zijn meestal van een hoge intensiteit en worden dus in kassen gebruikt, soms als vervanging voor HID.
Wanneer alle bovenstaande parameters zijn vastgesteld, kan het proces van de lichtplanning beginnen. Met een software applicatie zoals Dialux kan er een plan worden opgesteld die aan de doelstellingen van lichtplanning voldoet.
Stap 3: Lichtplanning
De doelstellingen van lichtplanning:
- Voldoen aan de μmol/m2/s vereisten voor elke groeifase, met het laagst mogelijke aantal armaturen om de kosten van de aanschaf van het belichtingssysteem laag te helpen houden.
- Maximale lichtuniformiteit van het te belichten gebied. Hiervoor moet de belichting zo efficiënt mogelijk worden ingedeeld om de grootste hoeveelheid gewassen met de vereiste lichtintensiteitsniveaus te kunnen bestrijken. Deze beslissing helpt om zowel het meeste uit je investering te halen als tot het meest efficiënte groeiproces te komen.
- Minimaal lichtverlies door de afstand en de hoogte van de armaturen te optimaliseren. Hiervoor moet het licht zo worden opgesteld dat het grootste deel van het kunstlicht op de gewassen wordt gericht en het gebied met de optimale lichtintensiteit zo groot mogelijk is. Deze beslissing is gericht op het meest efficiënte gebruik van het kunstlicht voor het meeste rendement uit elk gebruikte Watt.
Het bereiken van deze doelen is een proefondervindelijk proces en betekent in de praktijk dat de parameters meerdere keren aangepast moeten worden voordat het optimale lichtplan gekozen wordt. Bij de simulatie houdt de lichtplanner rekening met de installatiehoogte van de armaturen, de plaatsing van de tafels, goten of potten in de ruimte en de reflectiefactor van alle objecten en materialen in de ruimte.
Kassenglas weerkaatst bijvoorbeeld 6% van het licht op het gewas, de witte muren van een kweekruimte 70%. Het weerkaatste licht wordt mede bepaald door de afstand van de wanden tot het gewas. Lichtplanningssoftware is gelukkig zo uitgerust dat ook dit berekend kan worden.
Figuur 3 - Een voorbeeld van een lichtconfiguratie en lichtindelingskaart voor een kas. Het streefdoel is het grootst mogelijk gebied met een optimale lichtintensiteit met een minimaal aantal armaturen.
Figuur 4 - Een voorbeeld van een verlichtingsconfiguratie met een optimale lichtintensiteit voor een meerlaagse teeltomgeving.
Elke fout in een van de bovenstaande stappen, zoals onvoldoende micromol niveaus, onjuist gekozen type armatuur of slecht opgestelde lichtelementen, vermindert de oogstkwaliteit en het oogstvolume. De meest gemaakte fout tijdens het lichtplanningsproces is een slechte configuratie of indeling van het licht die onvoldoende rekening houdt met de meest efficiënte armatuurposities, montagehoogten en hoeveelheid lampen.
Lichtplanningsprogramma's zoals Dialux vergemakkelijken het proces. Een goede planner heeft echter uitgebreide kennis van optica, natuurkunde, milieuproblemen, elektriciteit, fotobiologie en tuinbouw. Het hebben van een professioneel, allesomvattend lichtplan zorgt voor een optimaal rendement op de groeilichtinvestering: betrouwbare gegevens voor onderzoekers, winst voor telers en hoogwaardige producten voor de consument.
Een goed lichtplan bespaart tijd en geld. Het lichtplan vormt een solide, betrouwbare basis voor het verkoopproces van de lichtfabrikant. Wanneer de armaturen naar de klant worden gestuurd, kan de elektricien de installatie correct uitvoeren door de exacte installatiehoogte en lampenafstand van het lichtplan te volgen.
Valoya creëert allesomvattende lichtplannen voor zijn klanten met de industriestandaard software Dialux en zijn eigen lichtplanningstechnologie. Naast deze technologie gebruikt Valoya gegevens over de lichtbehoeften en plantengroeiprotocollen resulterend uit meer dan 400 proeven, uitgevoerd met sommige van de grootste onderzoeksinstellingen ter wereld, zoals Max Planck Institute, Julius Kuhn Institute en vele andere. Een lichtplan wordt gratis aan klanten verstrekt, evenals advies over groeiprotocollen en probleemoplossing tijdens de hele groeicyclus van het gewas.
Figuur 5 - Valoya's eigen lichtplanningstechnologie, gebruikt in combinatie met de industriestandaard applicatie Dialux. Met de tweede stap, 'Light target', kunnen planners micromolniveaus verkrijgen voor verschillende teeltomgevingen voor de meeste wereldwijd gekweekte planten, in verschillende groeistadia. Dit zorgt voor een snelle creatie van lichtrecepten, gebaseerd op gegevens uit meer dan 400 grootschalige proeven.