一, Проблема обычного освещения заключается в том, что оно потребляет много энергии, не дает хорошего света и выделяет много тепла.
Натриевые лампы высокого-давления (ДНаТ) и люминесцентные лампы — основные типы освещения, используемые в теплицах. Однако у этих источников света есть три основные проблемы:
Не очень энергоэффективно: лампы HPS преобразуют только около 30% используемой электрической энергии в видимый свет. Остальная часть энергии превращается в тепло. Например, в городе Шоугуан традиционной теплице требуется дополнительно 30% электроэнергии для охлаждения зимой при включенном свете, что увеличивает общую стоимость использования энергии на 45%.
Управлять спектром невозможно: люминесцентные лампы имеют фиксированный спектр, который подходит не для всех фаз роста растений. Например, синий свет необходим, чтобы помочь рассаде томатов вырастить корни, а красный свет необходим, чтобы помочь цветочным бутонам расти во время цветения. Динамическая регулировка невозможна при использовании традиционных источников света.
Помехи от теплового излучения. Натриевые лампы могут нагреваться до температуры более 200 градусов по Цельсию, что может повысить температуру в теплице на 5–8 градусов по Цельсию. Это заставляет фермеров чаще включать вентиляционное оборудование, на что тратится еще больше энергии.
2. Светодиодные светильники для растений — это большой шаг вперед в технологии, поскольку они позволяют очень точно управлять светом и экономить энергию.
Светодиодные технологии сейчас достаточно развиты, чтобы изменить правила игры-в тепличном сельском хозяйстве. Его основные преимущества проявляются в следующих областях:
1. Настройка спектра: переход от «единого размера, подходящего всем» к «поставке по-требованию». Фотосинтез растений в основном зависит от красного света (630–660 нм) и синего света (450–470 нм), однако различные культуры и стадии роста имеют очень разные спектральные потребности. Например:
Для листовой зелени, такой как салат, биомасса самая высокая, когда соотношение красного и синего составляет 7:3. Слишком много синего света может заставить их расти слишком быстро;
Плодам пасленовых, например томатам, в период плодоношения требуется более 60% красного света, чтобы плоды росли больше. Добавление дальнего красного света (730 нм) также может помочь преодолеть ограничение светового периода и обеспечить межсезонное производство. -Лекарственные растения, такие как перилла, могут производить больше антоцианов под воздействием светодиодного ультрафиолетового света (385 нм), что увеличивает количество активных соединений на 35%.
«Регулируемая спектральная светодиодная лампа для тканевых культур», изготовленная Нанкинским сельскохозяйственным университетом, изменяет соотношение красного-синего в реальном времени с помощью облачной платформы. Это повышает качество рассады культуры ткани фаленопсиса с 68% до 92% и сокращает цикл рассады на 40%.
2. Экономьте энергию и повышайте ее эффективность: перейдите от «высокого потребления и низкой эффективности» к «зеленому и низко-углеродному».
Светодиоды могут преобразовывать 40-50 % получаемого ими света в электричество, что более чем на 50 % меньше энергии, чем лампы HPS. Вертикальная ферма Sky Greens в Сингапуре использует светодиодную многоярусную систему посадки растений. Они производят в 100 раз больше продуктов питания на единицу площади, чем обычные фермы, но используют лишь одну треть энергии. Низкие тепловые свойства светодиодов еще более важны, поскольку они ограничивают изменение температуры в теплице более чем на 2 градуса Цельсия, а это означает, что кондиционер не придется использовать так часто, что экономит еще больше энергии.
История Сунцзя Даочжуана из города Даотянь города Шоугуан более убедительна. Фермер, занимающийся овощами, перешел со старых ламп натриевого типа на светодиодные системы освещения, что сократило годовую потребность в электроэнергии одной теплицы с 12 000 кВтч до 6000 кВтч. Годовой доход одной теплицы увеличился на 25%, поскольку использовалось меньше пестицидов (спектры светодиодов могут остановить деятельность некоторых бактерий).
3. Оптимизация пространства: от «плоских посадок» к «трехмерной фабрике»
Светодиодные фонари отлично подходят для вертикального земледелия, поскольку они тонкие (толщина всего 3–5 см) и не выделяют много тепла. На ферме Юньтай в Ляньюньгане интеллектуальная камера для выращивания фаленопсисов оснащена светодиодными полосами над каждой стойкой для выращивания. Зазор между слоями был сокращен с 1,5 метра до 0,8 метра, что позволило увеличить использование пространства на 47%. Устройство может автоматически изменять интенсивность света (0–2000 мкмоль/м²/с) и спектральное соотношение при использовании с датчиками IoT. Это сокращает цикл цветения Фаленопсиса на 15 дней и делает окраску лепестков более однородной на 30%.
3. Глубокая логика модернизации промышленности: взаимодействие политики, рынков и технологий.
Широкое использование светодиодных светильников для растений обусловлено не только усовершенствованием технологий, но и государственным регулированием, рыночным спросом и состоянием отрасли в целом.
1. Политические дивиденды: от «субсидий» к «стандартам»
В «14-м пятилетнем плане национального зеленого развития сельского хозяйства» Министерства сельского хозяйства и сельских дел Китая говорится, что к 2025 году 60% фермерских хозяйств должны будут использовать светодиодное освещение. Стратегия «вознаграждение вместо субсидий» используется местными органами власти для стимулирования использования технологий. Например, провинция Шаньдун предоставляет теплицам, в которых используется заполняющее светодиодное освещение, субсидию в размере 2000 юаней за му и устанавливает стандартную систему для технологии регулирования спектра.
2. Рыночный спрос: от «производство прежде всего» к «качество превыше всего»
Рыночный спрос на высококачественные-овощи, лекарственные растения и красивые цветы увеличивается в среднем на 12 % в год, поскольку люди начинают покупать более дорогие вещи. Технология управления спектром светодиодов может точно управлять морфологией урожая (например, утолщением листовых овощей), питательными элементами (например, повышением содержания витамина С в томатах на 20 %) и вкусовыми соединениями (например, оптимизацией соотношения сахара-кислот в клубнике), удовлетворяя конкретные требования.
3. Промышленная экология: от «единого прорыва» к «системной интеграции»
Светодиодные светильники для растений хорошо работают с Интернетом вещей, большими данными и искусственным интеллектом. Например, система управления Philips GrowWise в Нидерландах может автоматически создавать планы освещения на основе моделей роста сельскохозяйственных культур и обеспечивать удаленный мониторинг через сети 5G. «Платформа интеллектуального освещения» китайской компании KeRui Microchip объединяет такие данные, как спектр, температура, влажность и уровни CO₂, для создания замкнутой-системы управления, которая повышает эффективность тепличного производства на 18 %.
