Vertical Farming LED Anbaubeleuchtung

Pflanzenfabriken, Vertical Farms, Indoor-Farming... ob vollautomatisch oder manuell, der Erfolg hängt maßgeblich von der idealen LED-Beleuchtung ab.

Die LED als Technologie passt natürlich perfekt zu den Grundanforderungen des mehrschichtigen Anbaus.
Aufgrund der geringen Wärmeentwicklung kann der Abstand zwischen den Lampen und dem Erntegut reduziert werden, was zu einer effizienteren Flächennutzung führt.
Der wesentlich geringere Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Beleuchtungstechnologien führt dazu, dass Pflanzenfabriken inzwischen fast ausschließlich LED-Anbauleuchten einsetzen, um die Betriebskosten zu senken.

Obwohl die meisten LED-Anbau-Lichtleisten ähnlich aussehen, sind die Unterschiede riesig....
Für diejenigen, die seit Jahren eine Vertical Farm betreiben, ist es glasklar - es dreht sich alles um gesunde Pflanzen, Capex und Opex!

Der CoolGrow® Linear

„Eine lineare LED-Gewächshausleuchte voller Überraschungen“ – so lässt sich die CoolGrow® Linear am besten beschreiben.
Neben einer unübertroffenen Lichtausbeute bietet diese Lichtleiste für den vertikalen Gewächshausanbau eine Reihe hochentwickelter Funktionen und Optionen, die die Umsetzung in Ihrem Unternehmen so viel praktischer machen.

Lichtspektren je nach Zielsetzung

Ein einheitliches Spektrum für jede Anwendung ist nie der ideale Ansatz.

Der Moment/Beleuchtungsdauer, der als Photoperiode bezeichnet wird, beeinflusst hauptsächlich die Blüte der Pflanzen. Die Blütezeit kann durch die Steuerung der Photoperiode beeinflusst werden.

Die spektrale Zusammensetzung der verschiedenen Wellenlängenbereiche (blau, grün, gelb, rot, fernrot oder unsichtbar, z. B. UV oder IR) ist wichtig für das Wachstum, die Form, die Entwicklung und die Blüte (Photomorphogenese) der Pflanze.

Unter anderem werden die phytomorphogenen Effekte durch die Anwendung eines Spektrums mit einer bestimmten Mischung aus 660 nm und 730 nm gesteuert. Dadurch können die Phytochrome Pr (rot) und Pfr (fernrot) stimuliert werden, die die Keimung, das Pflanzenwachstum, die Blattbildung und die Blüte beeinflussen.

Beim gleichen Aufbau der Anzuchtregale sowohl in der Bewurzelungs- als auch in der vegetativen Phase benötigen die Pflanzen eine relativ hohe Dosis blauer Photonen im Lichtspektrum.
Wir konzentrieren uns immer auf das Potenzial steuerbarer Lichtspektren in Gewächshäusern, und der Vorteil unserer LED-Anbauleuchten ist, dass sie dimmbar und über den Klimacomputer steuerbar sind. Neben der Fokussierung auf die Bedürfnisse der Pflanzen in Bezug auf das Spektrum in jeder Wachstumsphase hat sich eine dynamische Beleuchtung, bei der das Lichtspektrum im Laufe des Tages verändert wird, als äußerst vorteilhaft erwiesen, um die Morphologie der Pflanze zu verbessern und bei vielen Kulturen einen höheren Ertrag zu erzielen.

Die Lichtintensität und die Photoperiode müssen an die Wachstumsphase angepasst und gegen Ende der vegetativen Phase zunehmend erhöht werden.
Um dies zu ermöglichen, kann die CoolGrow® Linear mit den digitalen BLE-Steuerungen CoolControls® ausgestattet werden. Sowohl die Lichtintensität als auch die Photoperiode können in einem Kalenderschema eingestellt werden, das auf einer Cloud-Applikation läuft, ohne dass eine zusätzliche Verkabelung der Lampen erforderlich ist.

Deshalb haben wir eine Vielzahl von Lichtspektren für Gewächshauslampen entwickelt, die jeweils einen bestimmten Zweck erfüllen und ein absolutes Gleichgewicht zwischen gezieltem Pflanzenwachstum und optimaler Lichtausbeute bieten.

Pflanzenspezifische Lichtverteilung

Intensive Forschung und Entwicklung in Zusammenarbeit mit den Marktführern für Anbausysteme haben zu einer breiten Palette an verfügbaren Strahlungsmustern geführt.

Für ein optimales Gleichgewicht zwischen erforderlichen Lampen und perfekter Lichtverteilung bieten wir drei verschiedene Lichtstrahlen an:

Pflanzenspezifische Lichtstrahlen führen zu großen Verbesserungen bei bestimmten Anbausystemen. Ein Beispiel dafür ist der breite Lichtstrahl, der über einer Rinne mit Erdbeeren angebracht ist. Dieser sorgt direkt für eine homogenere Photonenverteilung über den Blättern, was zu einer höheren Netto-Photosynthese und einem spürbaren Anstieg des Brix-Wertes der Früchte führt.

Ausbalanciertes Wärmemanagement für Pflanzen

Die begrenzte Wärmeproduktion von LED-Gewächshauslampen eignet sich perfekt für den Anbau von kälteren Pflanzensorten wie Microgreens und Blattgemüse, bietet aber auch große klimatische Vorteile für stark beleuchtete Pflanzen wie medizinisches Cannabis.

Zwar erzeugen auch LEDs Wärme, aber der Hauptunterschied zu anderen Beleuchtungstechnologien liegt in der Art und Menge der erzeugten Wärme.
Eine HPS SON-T-Lampe der neuesten Generation hat einen Wirkungsgrad von etwa 40%. Das bedeutet, dass eine 1000-Watt-HPS-SON-T-Lampe 40% Licht und 60% Wärme erzeugt, also 600 Watt Wärme.
Da eine HPS SON-T-Lampe extrem heiß wird, geht der größte Teil dieses Wärmeverlustes (90%) als Strahlungswärme oder IR-Strahlung verloren. Daher kann diese Technologie nicht zu nahe an den Pflanzen aufgehängt werden, da dies zu Verbrennungen an den Blatträndern und zu Schäden an der Spaltöffnung führen würde.
Bei höheren Beleuchtungsstärken führen die übermäßige Strahlung und der allgemeine Wärmeverlust zu größeren Herausforderungen bei der Klimakontrolle.

Strahlungswärme hat nicht nur Nachteile – die lange Reichweite der IR-Strahlungswärme erleichtert das Eindringen in das Kronendach, was bei vielen Sorten zu einer zusätzlichen Aktivierung und Spaltöffnung führt. Die Strahlungswärme erhöht auch die Blatt- und Pflanzentemperatur, wenn sie in das Zellgewebe eindringt.
Beim Übergang von HPS-SON-T-Lampen zur LED-Technologie sind Anpassungen der Klimaeinstellungen und Lichtstrategien unerlässlich, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

CFLs oder Fluoreszenzlampen (oft im Format einer linearen TL) werden häufig für die Mikrovermehrung und für Pflanzen mit begrenztem Lichtbedarf verwendet, haben aber einen sehr geringen Wirkungsgrad von nur 20%, was bedeutet, dass nur 20% der Energie in Licht und 80% in Wärme umgewandelt werden.

Eine LED-Gewächshauslampe hat einen durchschnittlichen Wirkungsgrad von 70%, die restlichen 30% werden in Wärme umgewandelt.
Ein thermisches Design zur Erzielung einer niedrigen Temperatur ist bei LED-Gewächshausleuchten ein absolutes Muss, da dies eine längere Lebensdauer gewährleistet. Die Wärme geht hauptsächlich in die freie Luftkonvektion, also in die Luft.

Dies macht LED-Gewächshausleuchten ideal für Pflanzenzuchtbetriebe und vertikale Farmen, in denen die Leuchten in der Nähe der Pflanzen platziert werden, um die verfügbare Raumhöhe optimal zu nutzen.

Da wir den Wärmeverlust dennoch optimal nutzen möchten, haben wir die CoolGrow® Linear so konzipiert, dass sich das Gehäuse der Lampe bei einer Umgebungstemperatur von 23 °C bei 40 °C stabilisiert.
Auf diese Weise haben wir eine künstliche Wachstumsröhre geschaffen, bei der der Energieverlust auf positive Weise genutzt wird.

Unübertroffene Lichteffizienz

Ein spezifisches Spektrum ist nicht nur für spezifische Anbauerfolge wichtig.
Es ermöglicht Ihnen auch, mit einer absolut maximalen Lichteffizienz zu arbeiten, die am Ende mehr als 50% Ihrer jährlichen Anbaukosten in einer vertikalen Farm bestimmt.

Der Einfluss der Lichteffizienz wird oft stark unterschätzt.
Bei einer ganzjährigen Produktion mit kontinuierlicher Beleuchtung ist die Effizienz der Lampen sogar noch wichtiger als in einem Gewächshaus.

Nachfolgend einige Beispiele:

Pflanzenfabrik System für Salate & Microgreens

• Als Beispiel ein typischer Aufbau für Kopfsalat mit hohem Lichtniveau PPFD 280μmol/sm². Ein Aufbau mit zwölf Einheiten von 2,4 x 1,2 Metern (2,88m² pro Einheit, 34,56m² insgesamt) wird mit 48 CoolGrow® Linear Lampen mit einem Verbrauch von je 60 Watt pro Einheit eingerichtet, was einen Verbrauch von 2,88kWh ergibt.

  In diesem Beispiel läuft unsere Anlage 280 Tage pro Jahr bei einer Photoperiode von 16 Stunden pro Tag, 4480 Stunden pro Jahr, also gut für eine tägliche Lichtdosis DLI von 16,13 mol/d.
  Der jährliche Gesamtstromverbrauch beträgt 12,9 MW. Die Investitionskosten mit einer Abschreibung über sieben Jahre würden sich auf etwa 1250 US-Dollar pro Jahr belaufen, während die Energiekosten, die mit 77 US-Dollar pro MW berechnet werden, 993 US-Dollar pro Jahr ergeben würden.
  Daraus ergeben sich Gesamtkosten von 5,84 US-Dollar pro Meter während des Abschreibungszeitraums, die nach der Abschreibung auf 2,59 US-Dollar sinken.
  Der Hauptgrund für die moderaten Betriebskosten liegt in der hohen Effizienz der CoolGrow® Linear LED-Gewächshausleuchten mit einer Effizienz von 3,5 μmol/J bei diesem Spektrum für Blattgemüse.

  Um die Bedeutung der Licht- und Spektrumeffizienz zu veranschaulichen: Ein ähnliches System mit einer Lichtausbeute von 2,3 μmol/J hätte einen erheblichen Einfluss auf die Investitions- und Betriebskosten.
  Um eine Lichtstärke von 280 μmol/sm² zu erreichen, wären 40% mehr Lampen und Kapital erforderlich, während die Energiekosten insgesamt um dieselben 40% steigen würden.

Pflanzenfabrik -Aufbau für vegetatives Cannabiswachstum

• Ein Aufbau aus drei Schichten mit einem Blätterdach auf jeder Schicht von 2,4 x 1,2 Metern = 2,88 m² pro Schicht, insgesamt 8,64 m².

  Lichtstärke PPFD 435 μmol/sm². Lichtspektrum hochblaues breites Spektrum – Konzentration auf Wurzelentwicklung – kurzer vegetativer Zyklus mit kompakten Pflanzen.
  8 Lampen CoolGrow® Linear pro Schicht – 60 Watt pro Lampe.
  Photoperiode 18 Stunden – DLI 27 mols/Tag.
  Die Lampen können entweder mit 8 Leisten parallel nebeneinander oder in 4 Reihen mit 2 Leuchtstoffröhren in der Länge platziert werden.
  Durch die Nutzung der CoolGrow® Linear 100 Watt können die Reihen auf drei Linien reduziert werden.

Plant Factory-Aufbau für blühendes Cannabis

• Aufbau einer Pflanzenfabrik aus zwei Schichten mit pro Schicht einer Anbaufläche von 2,4 x 1,2 Metern = 2,88 m² pro Schicht, insgesamt 8,64 m².

  Lichtstärke PPFD 900 μmol/sm².
  Breites Lichtspektrum – Konzentration auf Blüte und homogene Pflanzenentwicklung.
  16 CoolGrow® Linear LED-Anbaulampen mit 60 Watt pro Schicht, entweder parallel nebeneinander oder in acht Reihen über die Länge in Reihe geschaltet oder fünf Reihen mit 100 Watt.
  60 Watt pro Lampe – 30 Watt pro Quadratfuß.
  Photoperiode 12 Stunden – DLI 39 mols/Tag.
  Die Lichtintensität und die Photoperiode können einfach über einen Dimmer (0–10 Volt oder PWM) oder über die digitale Steuerungsoption CoolControls® BLE gesteuert werden. CoolControls® bietet eine kalenderbasierte Steuerung, sodass der Anbau im Voraus geplant werden kann.

Schlussfolgerung

Mit der CoolGrow® Linear wird alles ein wenig effektiver, was am Ende den Unterschied ausmacht. Durch die Positionierung der LED-Lichtleisten so nah wie möglich an den Pflanzen wird das gesamte erzeugte Licht auf die effektivste Weise auf die Pflanzen gelenkt.

Auch die erzeugte Wärme, die zwar geringer ist als bei anderen Technologien für Gewächshausbeleuchtung, trägt somit positiv zur Spaltöffnung und Pflanzenaktivierung bei.Die Lichtintensität auf dem Kronendach der Pflanzen kann durch den Abstand zur Pflanze, die Anzahl der Lichtleisten sowie durch die Steuerung der Lichtleistung an den Lampen selbst bestimmt werden.

Natürlich geht das Potenzial der CoolGrow® Linear weit darüber hinaus. Falls Sie spezielle Anbauwünsche haben, lassen Sie es uns wissen und unsere Experten für Pflanzenbeleuchtung werden Sie gerne beraten.

CoolGrow® VF - Revolutionäre Vertikale Anbaubeleuchtung

Die CoolGrow® VF ist eine revolutionäre vertikale Anbaubeleuchtung, die aus einer Zusammenarbeit zwischen der Colruyt Group und MechaTronix hervorgegangen ist.

Anstelle eines klassischen Systems von Lichtbalken, die direkt auf die Pflanzen strahlen, arbeitet die CoolGrow®VF mit indirekter und diffuser Beleuchtung. Der gesamte Anbauraum ist mit einer stark reflektierenden Abdeckung versehen, sodass sowohl die Decke als auch die Seitenwände zu einer Lichtquelle für die Pflanzen werden. Die Lichtphotonen werden so optimal genutzt, ohne dass es zu Lichtverlusten kommt.

Der größte Durchbruch wurde dadurch erzielt, dass das Licht zu 100% diffus ist, was zu einer Nettozunahme der Photosynthese und des Frischgewichts von mehr als 30% führte.

Mit nur einer Reihenschaltung in der Mitte wird ein breiter Bereich des Blätterdachs völlig homogenbeleuchtet. Es wurden zwei optische Systeme auf den Markt gebracht – Optik für eine Blätterdachbreite von3,2 Metern und Optik für eine Blätterdachbreite von 4,8 Metern.

Zunahme des Frischgewichts

Simulation of the light rays

Von Konvektionskühlung zu Wasserkühlung

Die Lampen verfügen über eine einzigartige Wasserkühlungstechnologie, die Installationen von bis zu 200 m² pro Anbaulinie ermöglicht und die Kapital- und Betriebskosten für die Kühlung um 15% reduziert.

• Standard-Kräuterfarm 7128m²:
  konvektionsgekühlte LED + KühlerInstallierte Leistung für LED- Wärmeabfuhr 167,5kWe

• Efficient herbs farm 7128m²:
  water-cooling LED + free-coolingInstalled power for LED-heat extraction 15kWe

Effizienz und dynamische Spektrumsteuerung

Mit einer extrem hohen Systemeffizienz von > 4μmol pro Joule und einem volldynamischen Spektrum werden die Pflanzen optimal gesteuert.

Längste Lebensdauer und geringster Lichtabfall im Laufe der Zeit

The CoolGrow VF® ist ein wahres Meisterwerk der Technologie.
Während die meisten LED-Leuchten für den Gewächshausanbau einfache Kühlung wie passives Aluminiumverwenden, ist das Herzstück der CoolGrow® VF ein ausgeklügeltes Dual-Loop Wasserkühlsystem. Diesgarantiert das beste Wärmemanagement der LEDs auf dem Markt. Die Lichtausbeute, die Lebensdauer undder Lichtabfall (wie schnell oder langsam das Licht mit der Zeit nachlässt) stehen in direktem Zusammenhangmit der LED-Temperatur der Anbauleuchte. Mit einer Lebensdauer von 75.000 Stunden L90B10 und einerGarantie von 10 Jahren bietet die CoolGrow VF die doppelte Lebensdauer im Vergleich zu den meistenGewächshausleuchten für die vertikale Landwirtschaft.

Die Kombination all dieser Technologien ergibt schließlich eine neue Perspektive für die Zukunft der vertikalen Landwirtschaft und eröffnet völlig neue Möglichkeiten.

Gemeinsam mit der Colruyt Group ist es MechaTronix gelungen, Vertical Farming in Westeuropa kommerziell rentabel zu machen, sowohl in Bezug auf die Investitions- als auch auf die Betriebskosten.

Sowohl die Technologie als auch die Optik sind weltweit patentiert.

Für weitere Informationen kontaktieren Sie MechaTronix!