però,Il problema con l'illuminazione tipica è che consuma molta energia, non emette una buona luce e crea molto calore.
Le lampade al sodio ad alta-pressione (HPS) e le lampade fluorescenti sono i principali tipi di luce utilizzati nelle serre. Tuttavia, queste sorgenti luminose presentano tre problemi principali:
Non molto efficiente dal punto di vista energetico: le luci HPS convertono solo circa il 30% dell'energia elettrica utilizzata in luce visibile. Il resto dell'energia viene trasformata in calore. Ad esempio, nella città di Shouguang, una serra tradizionale necessita di un ulteriore 30% di elettricità per raffreddarsi durante l'inverno mentre le luci sono accese, il che aumenta il costo totale del consumo energetico del 45%.
Non è possibile controllare lo spettro: le lampade fluorescenti hanno uno spettro fisso che non funziona per tutte le fasi della crescita delle piante. Ad esempio, la luce blu è necessaria per aiutare le piantine di pomodoro a sviluppare le radici, mentre la luce rossa è necessaria per aiutare i boccioli dei fiori a crescere durante la fioritura. La regolazione dinamica non è possibile con le sorgenti luminose tradizionali.
Interferenza da radiazioni termiche: le lampade HPS possono raggiungere temperature superiori a 200 gradi Celsius sulla loro superficie, il che può aumentare la temperatura nella serra da 5 a 8 gradi Celsius. Ciò rende necessario che gli agricoltori accendano più spesso le apparecchiature di ventilazione, il che spreca ancora più energia.
2, le luci per impianti a LED rappresentano un grande passo avanti nella tecnologia poiché consentono di controllare la luce in modo molto preciso e risparmiare energia.
La tecnologia LED è ormai abbastanza matura da rappresentare un punto di svolta-per l'agricoltura in serra. I suoi principali vantaggi sono mostrati nelle seguenti aree:
1. Personalizzazione dello spettro: passare da "taglia unica" a "fornitura su-richiesta" La fotosintesi delle piante dipende principalmente dalla luce rossa (630–660 nm) e dalla luce blu (450–470 nm), tuttavia le varie colture e gli stadi di crescita hanno esigenze spettrali molto variabili. Ad esempio:
Per le verdure a foglia verde come la lattuga, la biomassa è massima quando il rapporto rosso/blu è 7:3. Troppa luce blu può farli crescere troppo rapidamente;
I frutti delle solanacee, come i pomodori, necessitano di oltre il 60% di luce rossa durante la stagione della fruttificazione per aiutare il frutto a crescere più grande. Anche l'aggiunta di luce rossa lontana (730 nm) può aiutare a rompere la restrizione del fotoperiodo e consentire la-produzione fuori stagione. -Le piante medicinali come la perilla possono produrre più antociani se esposte alla luce LED UV (385 nm), che aumenta la quantità di composti attivi del 35%.
La "lampada per coltura di tessuti a LED spettrale regolabile" realizzata dalla Nanjing Agricultural University modifica il rapporto rosso-blu in tempo reale utilizzando una piattaforma cloud. Ciò aumenta il tasso di qualità delle piantine di colture tissutali di Phalaenopsis dal 68% al 92% e riduce il ciclo delle piantine del 40%.
2. Risparmiare energia e renderla più efficiente: passare da "alto consumo e bassa efficienza" a "verde e a basso-carbonio".
I LED possono convertire il 40-50% della luce che ricevono in elettricità, ovvero oltre il 50% di energia in meno rispetto alle luci HPS. La fattoria verticale Sky Greens a Singapore utilizza un sistema di piantagione multistrato a LED. Produce 100 volte più cibo per unità di superficie rispetto alle tipiche aziende agricole, ma utilizza solo un terzo dell’energia. Le proprietà di basso calore dei LED sono ancora più importanti perché limitano la variazione della temperatura nella serra di oltre 2 gradi Celsius, il che significa che l'aria condizionata non deve essere utilizzata così spesso, il che consente di risparmiare ancora più energia.
La storia di Songjia Daozhuang nella città di Daotian, città di Shouguang, è più convincente. Un coltivatore di ortaggi è passato dalle vecchie lampade HPS ai sistemi di illuminazione a LED, che hanno ridotto la domanda annua di elettricità di una singola serra da 12.000 kWh a 6.000 kWh. Il reddito annuo di una singola serra è aumentato del 25% poiché sono stati utilizzati meno pesticidi (gli spettri LED possono fermare alcune attività batteriche).
3. Ottimizzazione dello spazio: da "piantagione piatta" a "fabbrica tridimensionale"
Le luci a LED sono ottime per l'agricoltura verticale perché sono sottili (solo 3-5 cm di spessore) e non emettono molto calore. Alla Yuntai Farm di Lianyungang, la camera di coltura intelligente per Phalaenopsis è dotata di strisce luminose a LED sopra ogni rack di coltivazione. Lo spazio tra gli strati è stato ridotto da 1,5 metri a 0,8 metri, il che ha aumentato l'utilizzo dello spazio del 47%. Il dispositivo può modificare automaticamente l'intensità della luce (0–2000 μ mol/m²/s) e il rapporto spettrale se utilizzato con sensori IoT. Ciò accorcia il ciclo di fioritura della Phalaenopsis di 15 giorni e rende il colore dei petali più uniforme del 30%.
3.La logica profonda del riqualificazione industriale: l'interazione di politiche, mercati e tecnologie
L’uso diffuso delle luci a LED per impianti non è dovuto solo ai miglioramenti tecnologici, ma anche alle normative governative, alla domanda del mercato e alla salute del settore nel suo insieme.
1. Dividendo politico: da “sussid drive” a “standard led”
Il "14° piano quinquennale per lo sviluppo verde agricolo nazionale" del Ministero dell'Agricoltura e degli affari rurali cinese afferma che entro il 2025, il 60% delle aziende agricole dovrà utilizzare l'illuminazione a LED. La strategia della "ricompensa invece del sussidio" viene utilizzata dai governi locali per incoraggiare l'uso della tecnologia. Ad esempio, la provincia di Shandong concede alle serre che utilizzano la luce di riempimento a LED un sussidio di 2000 yuan al mu e istituisce un sistema standard per la tecnologia di regolazione spettrale.
2. La domanda del mercato: da “la produzione viene prima” a “la qualità regna sovrana”
La domanda del mercato di verdure-di fascia alta, piante medicinali e fiori attraenti si sta espandendo in media del 12% all'anno poiché le persone iniziano ad acquistare prodotti più costosi. La tecnologia di controllo dello spettro LED può gestire con precisione la morfologia delle colture (ad esempio, addensando le verdure a foglia), gli elementi nutrizionali (come aumentare del 20% il contenuto di vitamina C nei pomodori) e i composti aromatici (come l'ottimizzazione del rapporto zuccheri-acidi nelle fragole), soddisfacendo requisiti specifici.
3. Ecologia industriale: dal "single point breakthrough" all'"integrazione dei sistemi"
Le luci a LED per impianti funzionano bene con l'Internet delle cose, i big data e l'intelligenza artificiale. Ad esempio, il sistema di controllo GrowWise di Philips nei Paesi Bassi può creare automaticamente piani di illuminazione basati su modelli di crescita delle colture e consentire il monitoraggio remoto attraverso le reti 5G. La "Smart Light Environment Platform" della cinese KeRui Microchip combina dati quali spettro, temperatura, umidità e livelli di CO₂ per creare un sistema di controllo a circuito chiuso-che aumenta l'efficienza della produzione in serra del 18%.
