一, Регулиране на качеството на светлината: разбиране как растенията "говорят" едно с друго чрез фотосинтеза
Растенията абсорбират светлина много избирателно и тяхната фотосинтетична пигментна система работи като много прецизен спектрометър. Хлорофил a/b абсорбира светлина при 660 nm червено и 450 nm синьо, докато каротеноидите спомагат за абсорбцията при 480 nm синьо. LED технологията може точно да отговори на нуждите на растенията поради естествената си спектрална селективност.
1. Биологичните ефекти на различните видове светлина
Емпиричните изследвания на Mitsubishi Chemical в Япония показват, че използването на LED източник на светлина, включващ 660 nm червена светлина и 450 nm синя светлина, може да подобри фотосинтетичната ефективност на марулята с 37% в сравнение с конвенционалните флуоресцентни лампи, като същевременно повишава съдържанието на витамин С с 22%. Изследванията на НАСА за отглеждане на растения в космоса показаха, че определена комбинация от червена и синя светлина може да увеличи плътността на устицата на невена с 40%, което прави транспирацията много по-ефективна. Тази техника за контролиране на качеството на светлината доведе до идеята за "светлинна формула", която ви позволява да променяте комбинациите от спектъра въз основа на вида на културата и нейния етап на растеж. Например, по време на хранителния етап на растеж на доматите, спектър с 60% синя светлина се използва, за да помогне на стъблата и листата да растат. По време на репродуктивния етап на растеж се използва спектър със 70% червена светлина, за да се помогне на растенията да цъфтят и дадат плод, което води до добив от повече от 40 килограма на растение всяка година.
2. Техника за контрол на качеството на динамичната светлина
Интернет на нещата контролира система за динамично осветление във вертикална ферма в Шенжен, която променя яркостта на светлините въз основа на данни за времето в реално-време. При влажно време стойността на PPFD (фотосинтетична фотонна плътност на потока) трябва автоматично да се повиши, за да се гарантира, че културите се развиват стабилно. Китайската академия на селскостопанските науки излезе с техника за "контролирано намаляване на светлината", която използва пулсираща синя светлина, за да намали височината на ягодовите растения с 35% и да увеличи производството на плодове с 25%. Това е зелен начин за отглеждане на растения в сграда.
2, Революция на енергийната ефективност: от слънчеви топлинни отпадъци до точно снабдяване
Натриевите-лампи под високо налягане превръщат само 12% от електрическата енергия във фотосинтетично активно лъчение, докато металните халогенни лампи произвеждат много далечна{2}}инфрачервена радиация, която изгаря растенията. Развитието на LED технологията направи голяма разлика в това колко добре можем да използваме светлинната енергия.
1. Голяма крачка напред в това колко добре работи фотоелектричното преобразуване
Серията LED GreenPower от Philips Lighting предлага ефективност на фотонния поток от 2,8 μ mol/J, което е с 233% по-високо от това на натриевите лампи с високо-налягане. Институтът по полупроводници към Китайската академия на науките създаде тъмночервен LED чип, който има външна квантова ефективност от повече от 85%. Това понижава цената на енергията за растителната индустрия до 0,15 юана на килограм продукт. Тази революция в енергийната ефективност директно помага на производството на растения да стане по-икономически жизнеспособно. Например, вертикална ферма в Шенжен, която използва интелигентна димираща LED система, произвежда 20 пъти повече култури на квадратен метър, отколкото отглеждането им на открито. Освен това използва само една-пета от водата и електричеството.
2. Интелигентна система за управление на осветителната среда
Модерните фабрики за LED инсталации използват сензорни мрежи, за да следят неща като интензитет на светлината, спектрално разпределение и съдържание на CO₂ в реално време. След това те използват алгоритми за машинно обучение, за да променят стратегията си за осветление в движение. Например, ако температурата на листата е твърде висока, системата автоматично ще намали количеството червена светлина и ще увеличи количеството далечна червена светлина. Това ще отвори устицата и ще охлади растението чрез увеличаване на транспирацията. Тази технология за-контрол със затворен цикъл поддържа средата за растеж на растенията стабилна през 99,7% от времето, което е три пъти по-добре от типичните оранжерии.
