一, Valon laadun säätely: selvittää, kuinka kasvit "puhuvat" toisilleen fotosynteesin kautta
Kasvit absorboivat valoa hyvin valikoivasti, ja niiden fotosynteettinen pigmenttijärjestelmä toimii kuin erittäin tarkka spektrometri. Klorofylli a/b absorboi valoa aallonpituudella 660 nm punaista ja 450 nm sinistä, kun taas karotenoidit auttavat absorptiossa 480 nm sinisessä. LED-teknologia pystyy vastaamaan tarkasti kasvien tarpeisiin luonnollisen spektriselektiivisyytensä ansiosta.
1. Eri valotyyppien biologiset vaikutukset
Mitsubishi Chemicalin Japanissa tekemä empiirinen tutkimus osoittaa, että 660 nm punaista valoa ja 450 nm sinistä valoa sisältävän LED-valonlähteen käyttäminen voi parantaa salaatin fotosynteesitehokkuutta 37 % verrattuna perinteisiin loistelamppuihin ja samalla nostaa C-vitamiinipitoisuutta 22 %. NASA:n tutkimukset kasvien kasvattamisesta avaruudessa osoittivat, että tietty sekoitus punaista ja sinistä valoa voi lisätä kehäkukan avannetiheyttä 40 %, mikä tekee haihtumisesta paljon tehokkaampaa. Tämä valon laadun säätelytekniikka on johtanut ajatukseen "valokaavasta", jonka avulla voit muuttaa spektriyhdistelmiä sadon tyypin ja sen kasvuvaiheen perusteella. Esimerkiksi tomaattien ravitsemuksellisen kasvuvaiheen aikana spektriä, jossa on 60 % sinistä valoa, käytetään auttamaan varsien ja lehtien kasvua. Lisääntymisvaiheessa käytetään spektriä, jossa on 70 % punaista valoa, joka auttaa kasveja kukkimaan ja kantamaan hedelmää, mikä johtaa yli 40 kilon satoon per kasvi vuodessa.
2. Tekniikka dynaamisen valon laadun säätämiseksi
Esineiden Internet ohjaa Shenzhenissä sijaitsevalla pystysuoralla maatilalla dynaamista valaistusjärjestelmää, joka muuttaa valojen kirkkautta reaaliaikaisten-säätietojen perusteella. Kostealla säällä PPFD-arvon (fotosynteettisen fotonivuon tiheyden) pitäisi automaattisesti nousta, jotta sato kehittyy tasaisesti. Kiinan maataloustieteiden akatemia kehitti "valoohjatun kääpiötekniikan", joka käyttää pulssillista sinistä valoa alentamaan mansikkakasvien korkeutta 35 % ja lisäämään hedelmien tuotantoa 25 %. Tämä on vihreä tapa kasvattaa kasveja rakennuksessa.
2, Energiatehokkuuden vallankumous: aurinkolämpöjätteestä tarkkaan tarjontaan
Korkeapaineiset natriumlamput muuttavat vain 12 % sähköenergiasta fotosynteettisesti aktiiviseksi säteilyksi, kun taas metallihalogenidilamput tuottavat paljon kauko-infrapunasäteilyä, joka polttaa kasveja. LED-tekniikan kehitys on vaikuttanut suuresti siihen, kuinka hyvin voimme hyödyntää valoenergiaa.
1. Iso askel eteenpäin valosähköisen muuntamisen toiminnassa
Philips Lightingin GreenPower-sarjan LED-valo tarjoaa 2,8 μmol/J:n fotonivuon hyötysuhteen, mikä on 233 % korkeampi-painenatriumlamppujen teho. Kiinan tiedeakatemian puolijohteiden instituutti loi syvän punaisen LED-sirun, jonka ulkoinen kvanttitehokkuus on yli 85%. Tämä alentaa kasviteollisuuden energiakustannukset 0,15 juaniin tuotekiloa kohden. Tämä energiatehokkuuden vallankumous auttaa suoraan tehtaiden valmistuksesta taloudellisesti kannattavampaa. Esimerkiksi Shenzhenissä pystysuora maatila, joka käytti älykästä himmennys-LED-järjestelmää, tuotti 20 kertaa enemmän satoa neliömetriä kohti kuin kasvatti niitä avoimella pellolla. Se käytti myös vain viidenneksen{11}}vedestä ja sähköstä.
2. Älykäs ohjausjärjestelmä valaistusympäristöön
Nykyaikaiset LED-tehtaiden avulla anturiverkkoja seurataan esimerkiksi valon voimakkuutta, spektrin jakautumista ja CO₂-pitoisuutta reaaliajassa. Sitten he käyttävät koneoppimisalgoritmeja muuttaakseen valaistusstrategiaansa lennossa. Esimerkiksi jos lehtien lämpötila on liian korkea, järjestelmä vähentää automaattisesti punaisen valon määrää ja lisää kaukopunaisen valon määrää. Tämä avaa stomatan ja jäähdyttää kasvia lisäämällä haihtumista. Tämä suljetun-silmukan ohjaustekniikka pitää kasvien kasvuympäristön vakaana 99,7 % ajasta, mikä on kolme kertaa paremmin kuin tavalliset kasvihuoneet.
