1. Технически принцип: революционно подобрение на фотонната ефективност
(1) Промяна в светлинния ефект: от топлинно излъчване до квантова манипулация
Има голяма разлика в това колко добре традиционната осветителна технология преобразува енергията. Лампите с нажежаема жичка (0,2 μ mol/J) превръщат 99% от електрическата енергия в топлина, натриевите лампи с високо{3}}налягане (1,5 μ mol/J) създават спектри чрез дъгов разряд, а LED технологията (2,8-4,1 μ mol/J) извършва електрооптично преобразуване чрез полупроводникови PN преходи. Светодиодите с квантови точки направиха много по-лесно манипулирането на светлинните спектри с точност от няколко нанометра. Например, квантовата ефективност на червената светлина (660 nm) е преминала от 30% на 65%, докато квантовата ефективност на зелената светлина (550 nm) е преминала от 30% на 65%.
(2) Контролиране на топлинните загуби: научният ключ към управлението на температурата на свързване
На всеки 10 градуса по Целзий повишаването на температурата на LED кръстовището води до спад на светлинния поток с 4% и продължителността на живота с 50%. Shanghai Sansi Electronics използва своя собствена керамична технология за разсейване на топлината, за да поддържа температурата на свързване на LED чиповете под 65 градуса и скоростта на разграждане на светлината под 0,3% на хиляда часа. LED лампите за растеж издържат по-дълго от обикновените флуоресцентни лампи, които издържат около 5000 часа. LED лампите за растеж издържат повече от 50 000 часа. Те могат да се използват устойчиво повече от 11 години, ако ги използвате по 12 часа на ден.
(3) Спектрална прецизност: Количествената революция на PPFD и YPFD
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) отчита количеството фотони в дадена област, докато YPFD (Production Photon Flux Density) определя колко различни дължини на вълните допринасят за фотосинтезата, като ги претеглят. Експериментите разкриха, че марулята може да достигне YPFD от 1,8 μ mol/m²/s, когато има еднакво количество червена и синя светлина. Това е с 25% повече, отколкото когато има само червена светлина. Динамичното управление на спектъра във вертикалната ферма Qingdao съкрати цикъла на развитие на марулята с 15 дни и енергията, необходима за отглеждане на всяка единица, от 0,35 kWh/kg на 0,22 kWh/kg.
2. Сравнение на потреблението на енергия: количествено сравнение с по-стари източници на светлина
(1) Консумация на енергия на квадратен метър: най-доброто нещо при LED
Данните от Beijing Miyun Comparative Experiment (2021-2023) показват, че оранжериите с естествена светлина използват средно 0kWh/m² електроенергия на година и правят 5,8 kg/m²; Системата за допълнително осветление естествена светлина+LED използва 67 kWh/m² електроенергия, произвежда 18,3 kg/m² електроенергия и има цялостен коефициент на енергийна ефективност от 3,2 пъти. Изцяло изкуствената осветителна система използва 210kWh/m² мощност, но използва 20 пъти повече площ от външното засаждане и потреблението на енергия за единица добив всъщност е по-ниско.
(2) Използване на енергия по ниво на оборудване: намиране на правилния баланс между мощност и ефективност
Повечето домашни LED лампи за растеж използват между 15 и 150 вата мощност. Ако използвате осветително тяло от 100 W за 12 часа на ден, цената на електроенергията е 0,5 юана на kWh, 0,6 юана на ден и 18 юана на месец. LED системите могат да намалят потреблението на енергия с повече от 50% в сравнение с обикновеното натриево осветление с високо{11}}налягане от 400 W. Фабриката за интегрирани растения в пустинята Wulanbuhe във Вътрешна Монголия комбинира фотоволтаично производство на енергия с допълнително LED осветление, за да улови 42 кг въглерод на квадратен метър всяка година. Това намалява разходите за енергия с 60% в сравнение със стандартните оранжерии.
(3) Отчитане на въглеродния отпечатък: преминаване от използване на енергия към екология
Когато сравнявате енергията, използвана за отглеждане на 1 kg маруля, виждате, че засаждането на открито използва 0,05 kWh електроенергия и има въглероден отпечатък от 0,21 kgCO ₂ e; традиционните оранжерии използват 2,8kWh електроенергия и имат въглероден отпечатък от 1,89kgCO₂e; Фабриките за LED растения (зелено електричество) използват 8,5kWh електроенергия, но чрез използване на хидропонни циркулационни системи, за да се отърват от 12g тор, въглеродният отпечатък е само 0,32kg CO ₂ e. Енергийната история на селскостопанското осветление се променя драстично, когато растенията преминат от „консумиране на 8,5 kWh електроенергия“ до „нето улавяне на въглерод от 0,5 kg“.
3. Сценарий на приложение: Практичен начин за оптимизиране на използването на енергия
(1) Домашно засаждане: Зелена революция, която използва много малко енергия
Въз основа на реални резултати от тестове от потребители на Xiaohongshu, 5W LED растяща светлина използва 0,06kWh електроенергия и струва 0,03 юана, за да работи 12 часа на ден. Това е същото количество енергия като хладилник, работещ 3 часа или телевизор, работещ 1,6 часа. Стратегията за пикови цени на електричеството Midnight Valley може да намали сметката ви за електричество с още 50%. С интелигентна система за затъмняване домакинските потребители в Шенжен Гуанлан могат да поддържат месечното си потребление на електроенергия под 10kWh и годишните си разходи за електроенергия под 60 юана.
(2) Търговска оранжерия: точен контрол на коефициента на енергийна ефективност
В демонстрационния парк Yangling оранжерията от 5000 квадратни метра използва многослойна и три{1}}измерна градинарство. Всяка LED система има плътност на мощността от 150 W/m². Накарайте системата за контрол на околната среда на Интернет на нещата да работи заедно за оптимизиране на интензитета на светлината, спектралното съотношение и съдържанието на CO ₂. Динамичното управление на осветлението използва 18% по-малко енергия на единица продукция от статичните системи, но също така увеличава мощността с 25%.
(3) Ускоряване на размножаването: Квантов контрол на фотоциклите
Технологичният център Yangling на Sinochem Syngenta Group използва регулиране на фотопериода за отглеждане на пет поколения царевица всяка година. LED технологията в умната оранжерия имитира условията на тропическа слънчева светлина и ускорява репродуктивния цикъл от 120 дни на 48 дни. В сравнение с предишните подходи, технологията за регулиране на качеството на светлината увеличава живота на мъжкия прашец с 30% и скоростта на женското опрашване с 25%, като същевременно намалява енергията, необходима за размножаване на единици с 40%.
