In de Verenigde Staten staat de cannabissector voor de uitdaging om de efficiëntie van LED-belichting te maximaliseren. In de tuinbouwbelichting verwijst efficiëntie naar de mate waarin elektrische energie wordt omgezet in bruikbaar licht voor de plant. Het gaat echter om meer dan alleen een cijfer op een productspecificatie. Efficiëntie beïnvloedt energieverbruik, opbrengst en uiteindelijk de winstgevendheid.
"De energiekosten stijgen wereldwijd. Door de toenemende vraag naar elektriciteit vanuit elektrische voertuigen, datacenters, AI-infrastructuur en de algemene elektrificatie voelen telers de druk van hogere elektriciteitsrekeningen," zegt Daniel Pilsworth van Fluence. "Belichting en klimaatbeheersing vormen samen het grootste deel van de operationele kosten in een teeltfaciliteit. Daarom telt elke foton."
Van efficiëntieverbetering naar slimmer systeemontwerp
Tien jaar geleden maakte de sector de overstap van HPS-lampen naar LED's. LED-belichting bood aanzienlijke efficiëntievoordelen, lagere warmteafgifte en verbeterde klimaatbeheersing. Telers konden meer energie in productief licht steken in plaats van in overtollige warmte, wat de belasting van de klimaatsystemen verminderde. Die vroege stappen leverden grote besparingen op, maar de 'laaghangende vruchten' zijn inmiddels geplukt.
"De diodetechnologie in LED's is ongelooflijk verfijnd, en de jaarlijkse efficiëntiewinst die we vroeger zagen, 2–3% per jaar, is teruggelopen tot ongeveer 1% of minder," legt Daniel uit. "De industrie heeft een plateau bereikt in de efficiëntie van de individuele diode. Daardoor is het gesprek veranderd. Het gaat niet langer alleen om hoe efficiënt één diode kan zijn, maar om hoe het volledige systeem is ontworpen om elke watt optimaal te benutten. De volgende sprong in efficiëntie zal niet op componentniveau plaatsvinden, maar in de manier waarop licht wordt toegepast."
© Fluence Bioengineering
Het belang van spectrum voor efficiëntie
Het lichtspectrum speelt een grote rol bij de efficiëntie van een armatuur. Rode LED's zijn van nature efficiënter dan witte, omdat ze licht direct uitzenden, terwijl witte LED's een fosforcoating gebruiken die energie verliest tijdens het omzettingsproces. Een armatuur met een hoog roodgehalte kan een efficiëntie van 3,5 µmol/J of meer halen, terwijl een breed-witte armatuur rond 2,7 µmol/J zit.
"Te veel rood licht kan het werk voor personeel bemoeilijken en, belangrijker nog, het risico op fotobleking verhogen. Dat zijn die 'witgetipte' bloemen die de kwaliteit en marktwaarde verlagen. Fotobleking is rasafhankelijk en wordt beïnvloed door andere omgevingsfactoren. Het doel is altijd balans," aldus Daniel.
Efficiëntie versus investeringsruimte
De cannabismarkt blijft kapitaalintensief. Omdat federale legalisatie in de VS nog niet is doorgevoerd, hebben telers geen toegang tot dezelfde goedkope financiering als de traditionele tuinbouw. Daardoor telt elke dollar.
"Een efficiënter armatuur heeft vaak een hogere aanschafprijs, dus de juiste keuze hangt af van de financiële situatie, lokale energieprijzen en beschikbare subsidieprogramma's. Sommige nutsbedrijven koppelen stimulans of uitbetaling direct aan armatuurefficiëntie. Dit betekent dat belichting met hogere efficiëntie een groot deel van de initiële kosten kan compenseren. In sommige gevallen kunnen subsidies oplopen tot $1.000 of meer per armatuur, waardoor hoogwaardig licht bijna een break-eveninvestering wordt. Er is uiteindelijk geen universeel antwoord. Telers moeten de initiële kosten afwegen tegen langetermijnbesparingen en potentiële stimulansen. De juiste belichtingspartner helpt bij deze berekening op een eerlijke manier."
Waar de volgende efficiëntiewinst ligt
Omdat de efficiëntie van diodes stagneert, zoeken fabrikanten naar innovatie op andere gebieden: hoe, waar en wanneer licht wordt toegediend.
"Bij Fluence richt ons onderzoeksprogramma zich op het optimaliseren van spectrum, intensiteit en lichtplaatsing om energie te besparen en tegelijkertijd opbrengst en kwaliteit te verbeteren," zegt Daniel. "Dynamische, afstembare belichting is een van de meest veelbelovende instrumenten. Door het spectrum aan te passen gedurende de groeicyclus van de plant, kunnen telers meer rood licht inzetten wanneer dit veilig is en terugschalen wanneer de plant gevoelig wordt voor fotobleking. Ons nieuwe RAPTR 2 licht belichaamt die flexibiliteit. Het afstembare T48-spectrum laat telers het roodgehalte variëren van 40 tot 80 procent, met een efficiëntie tot 3,5 µmol/J en behoud van nauwkeurige klimaatbeheersing. We combineren deze technologie met ondersteuning; ons wetenschappelijk team werkt direct met telers om lichtschema's te ontwerpen die maximale energiebesparing en plantgezondheid opleveren."
Onder het bladerdak: de "red sandwich"-strategie
Een andere kans voor efficiëntie ligt onder het bladerdak. "Ons onderzoek toont aan dat belichting onder het bladerdak veel hoger roodgehalte toestaat zonder hetzelfde risico op fotobleking als bij belichting van boven. Door fotonen zowel boven als onder het bladerdak te verdelen, wat wij de Red Sandwich Lighting Strategy noemen, kunnen we opbrengst, uniformiteit en kwaliteit verhogen en tegelijkertijd de energie-efficiëntie verbeteren. Het is een mooi voorbeeld van hoe plantwetenschap en engineering samenkomen om de prestaties te optimaliseren."
Voor meer informatie:
Fluence
fluence-led.com
