Sieht der Gartenbau zukünftig rot? Über die Verwendung von LED-Lampen zur Assimilationsbelichtung bei Topfkräutern

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1 Landesbetrieb Landwirtschaft Hessen Sieht der Gartenbau zukünftig rot? Über die Verwendung von LED-Lampen zur Assimilationsbelichtung bei Topfkräutern Kasseler Gartenbautage Baunatal 11. Januar 2012 Helmut Müller

2 Assimilationsbelichtung? Assimilationsbelichtung Steigerung der Fotosynthese, also des Wachstums hohe Lichtintensitäten (> Lux) Fotoperiodische Belichtung Beeinflussung des Blühverhaltens Tageslänge ist entscheidend geringe Lichtintensitäten ( ca. 50 Lux)

3 Übersicht Vorstellung des Versuchsgewächshauses Pflanzenbauliche Ergebnisse der LED-Belichtung Eigenschaften von LED-Lampen Energetische und betriebswirtschaftliche Aspekte der LED- Belichtung Ausblick

4 Versuchsgewächshaus

5 Versuchsgewächshaus SON-T-Lampen - Inbetriebnahme: April m², 2 Abteilungen - Eindeckung mit Acrylstegdoppelplatten (16 mm) - 22 Rolltische, eine Versuchseinheit = 2 Tische - z.z. 6 verschiedene LED-Lampensysteme mit SON-T-Lampen zum Vergleich

6 Pflanzenbauliche Ergebnisse Kontrolle LED Prototyp

7 Pflanzenbauliche Ergebnisse

8 Pflanzenbauliche Ergebnisse ohne Zusatzlicht Prototyp Lampentyp Pflanzenhöhe (cm) Frischmasse (g/topf) Laubfarbe Kräuselung Blatt ohne Zusatzlicht 13 d 21,0 d 5 5 SON-T 15,1 a 26,8 a 6 6 Lemnis 15,9 b 37,1 b 7 7 Prototyp 14,2 c 25,6 a 5 5 Bloompower black 14,8 a 31,8 c 7 7

9 Eigenschaften von LED-Licht 1. einfarbiges (monochromatisches) Licht Spektrum der SON-T-Lampe

10 Eigenschaften von LED-Licht 1. einfarbiges (monochromatisches) Licht Lichtquellen im Vergleich Temperaturstrahler Gasentladungslampen Elektronisches Licht Glühlampe SON-T- lampe LED = Halbleiter- kristall Niederdruck- dampflampe Hochdruck- dampflampe Leuchtstoff- lampe Nicht zur Assimilationsbelichtung geeignet, da - zu geringe Fließt elektrischer Strom, wird der Wolframdraht so heiß, dass er anfängt zu glühen; es Lichtausbeute entsteht Licht. - Zuviel Wärmestrahlung Der Glaskolben ist mit Gas gefüllt, in dem Unterdruck herrscht. Bei Anlegen einer Spannung werden die im Gas befindlichen geladenen Teilchen (Ionen) stark beschleunigt. Bei Zusammenstößen der Teilchen entsteht Licht. Bei Anlegen einer Spannung werden die Elektronen in den Kristallen kurzfristig auf ein höheres Energieniveau gehoben. Beim Herunterfallen der Elektronen entsteht Licht.

11 Eigenschaften von LED-Licht 2. dunkles Licht

12 Eigenschaften von LED-Licht 2. dunkles Licht Pflanzen Auge Sonnenlicht

13 Eigenschaften von LED-Licht 2. dunkles Licht (Messverfahren) PAR- Messgerät Luxmeter Solarimeter PAR = Photosynthetically Active Radiation Pflanzen Auge Sonnenlicht

14 Eigenschaften von LED-Licht 2. dunkles Licht (Messverfahren) - PAR- Messgerät Luxmeter Solarimeter Photonenstromdichte (Menge der Lichtteilchen) Beleuchtungsstärke (Helligkeit) µmol/m²,s Lux W/m² Energie nm nm (550 nm) nm Pflanzenbau Arbeitsstätten Meteorologie

15 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht 1,20 m cm µmol/m²,s

16 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht

17 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht Maßnahmen für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche Optimale Anzahl und Anordnung der Lampen (Lichtverteilungsplan) spezielle Bauformen LED-Stripes

18 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht Maßnahmen für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche Lichtverteilungsplan spezielle Bauformen LED-Multilayer

19 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht Maßnahmen für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche Lichtverteilungsplan spezielle Bauformen LED-Netze

20 Eigenschaften von LED-Licht 3. punktförmiges Licht Maßnahmen für eine gleichmäßige Ausleuchtung der Fläche Lichtverteilungsplan spezielle Bauformen spezielle Linsen

21 Eigenschaften von LED-Licht 4. kaltes gekühltes Licht SON-T Licht + Wärme LED Licht + Wärme Wärmeabfuhr durch Luft (Ventilatoren) oder Wasser große Oberfläche 30 % 30 % je höher Stromstärke und Temperatur, desto geringer der Wirkungsgrad Steigerungen des Wirkungsgrades absehbar

22 Energetische und betriebswirtschaftliche Aspekte Anschaffungspreise / Netto-m² Lebensdauer Lemnis Lighting 53 1) Bloompower black 1681) 3) h Bloompower white 126 1) SON-T 34 2) h (je nach Schalthäufigkeit) 1) Einzelpreis (Katalog) 2) Mengenpreis (Rechnung) 3) zu beleuchtende Fläche vermutlich größer als hier unterstellt

23 Energetische und betriebswirtschaftliche Aspekte Verbrauch kwh/netto-m², Tag Energieverbrauch gegenüber SON-T in % Lemnis Lighting 0,78 3) + 22 % Bloompower black 1,00 2)3) + 56 % Bloompower white 0,44 3) - 31 % SON-T 1) 0,64 1) Leuchte mit elektronischen Vorschaltgerät 2) zu beleuchtende Fläche vermutlich größer als hier unterstellt 3) Optimierung des Gesamtsystems nötig und möglich

24 Sieht der Gartenbau bei LED-Belichtung rot? Lampen Lebensdauer unter realen Bedingungen Herstellung und Entsorgung? Pflanze Wirkung einzelner Wellenlängen des Lichtes Kulturführung (Temperatur, Konzentration Nährlösung) Pflanzenschutz Wirtschaftlichkeit Preis Energieeinsparung Zusatzinvestitionen

25 Sieht der Gartenbau bei LED-Belichtung rot? Lampen weiter steigender Wirkungsgrad Dimmbarkeit veränderbares Spektrum Potenziale Pflanze Wachstumssteigerung, Kulturzeitverkürzung Steuerung des Habitus bessere Ausfärbung (bunte Sorten und Arten) besserer Geschmack Wirtschaftlichkeit geringerer Energieverbrauch Mehretagensysteme gezielte Nutzung der Abwärme Regelung nach Lichtmenge ( + ) Hybridsysteme

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!