Rispentomaten: energieintensive LED-Belichtung

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1 Die Ergebnisse kurzgefasst Ein Folgeversuch im VZG Straelen mit LED-Belichtung von Cocktailtomaten auf Steinwolle zeigte 2013/2014 wie schon im Vorjahr an Rispentomaten (siehe Bericht hierzu), dass die erzielten Mehrerträge von 264 % (4,96 kg/m²) in der Belichtungsphase gegenüber der unbelichteten Kultur wegen der hohen Strom- und Investitionskosten einen wirtschaftlichen Anbau zunächst nicht sinnvoll erscheinen lassen, es sei denn, dass die für den Produzenten erzielbaren Erlöse erheblich gesteigert werden können oder auf der Kostenseite die hohen Investitions- und Stromkosten gesenkt werden können. Versuchsfrage und Versuchshintergrund Assimilationsbelichtung mit energiesparender LED (Light-Emitting Diode)-Technik ist als Ersatz oder Ergänzung für die herkömmliche und bewährte (wenn wirtschaftlich) Belichtung mit Natriumdampflampen in aller Munde und verspricht im Pflanzenbau eine Verbesserung von Wachstum, Qualität und Ertrag. Gleichzeitig soll bis zu 70 % Energie gespart werden. LED ist damit zu einer regelrechten Hype geworden. Zahlreiche gartenbauliche Versuchs- und Forschungseinrichtungen, Hersteller und Veranstaltungen befassen sich primär mit dem technischen Hintergrund dieser neuen Belichtungstechnik. Gleichzeitig wird der pflanzenbauliche und monetär umsetzbare Nutzen durch die erforderlichen Mehrerträge in der Bewertung vernachlässigt. Im wirtschaftlich erfolgreichen Produktionsgemüsebau spielt es aber eine sehr untergeordnete Rolle, ob zum Beispiel Tomaten mit Belichtung mehr Wurzeln, dickere Stängel oder kürze Internodien haben. Entscheiden ist hier allein eine derart hohe Verbesserung des Gesamtertrages gegenüber der unbelichteten Kultur, dass durch die Gesamtinvestition Belichtung mit den anfallenden Stromkosten ein wirtschaftlicher Gesamtgewinn zu Buche steht. Mit Unterstützung der Firmen DH-Licht (Wülfrath) und Philips wird im VGZ Straelen seit 2012 bei Tomaten geprüft, ob es überhaupt zu einer feststellbaren und wirtschaftlichen Ertragsverbesserung mit LED im Vergleich zum Anbau ohne Licht kommen kann. Ergebnis Die detaillierten Ertragserbnisse sind in der Übersicht und in den Grafiken dargestellt. Die Tomatenkultur mit LED-Licht wurde am 11. November 2013 gepflanzt, die ohne Zusatzbelichtung erst im neuen Jahr am 7. Januar Kulturende der LED-Variante war am 8. Oktober 2014, ohne Belichtung am 17. November Bis zum Ende der Belichtungsphase am wurden gegenüber der unbelichteten Kultur 4,96 kg Tomaten je m² mehr geerntet. Bis Kulturende der LED-Variante am reduzierte sich der Ertragsvorsprung durch Belichtung auf 1,3kg/m² erheblich. Das niedrige Ertragsniveau (max. 30,5 kg/m²) ist auf die kleine Fläche des Gewächshauses von nur 115 m² zurückzuführen. Legt man einen Früherlös von 2 /kg zugrunde, ergibt sich ein Mehrerlös von 9,92 /m² bei Stromkosten von 8,67 /m² (18 Ct/kWh) bis Ende der LED-Belichtung am 5. Mai Nach Ende der Belichtung wurden die Erlöse je kg Tomate mit 1 angesetzt. Diese Mehrerlöse decken somit gerade einmal die erfassten LED-Stromkosten bei einem Stromverbrauch von 48,18 kwh/m². Eine detaillierte Kosten-Nutzenrechnung mit verschiedenen Kosten- und Ertragsszenarien wird nach Abschluss der LED-Versuchsreihe erstellt. 1 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer

2 Ertragsergebnisse im Detail Innerhalb der jeweiligen Ertragszeiträume ab (mit LED-Licht) und ab (ohne LED-Licht) wurden die folgenden Erträge in vermarktungsfähiger Qualität erzielt (siehe auch Grafik): Varianten u. Ertragszeiträume Ertrag [kg/m²] % (Ertrag) Erlös [ /m²] % (Erlös) Ertragszeitraum bis (Ende LED-Belichtung) ohne Licht 3, % 6, % mit LED-Licht 7, % 15, % Mehrertrag / -erlös durch LED 4, % 9, % Ertragszeitraum bis (Kulturende LED-Kultur) ohne Licht 24, % 27, % mit LED-Licht 30, % 38, % Mehrertrag / -erlös durch LED 6,19 25 % 11,12 25 % Ertragszeitraum bis (Kulturende insgesamt) ohne Licht 29, % 32, % mit LED-Licht (bis ) 30, % 38, % Mehrertrag / -erlös durch LED 1,29 4 % 6,25 19 % Als mittlerer Erlös je kg wurden 2 bis zum und 1 ab bis Kulturende angesetzt Kultur- und Versuchshinweise Sorte: Brioso (Rijk Zwaan) veredelt auf Maxifort (de Ruiter); Pflanzung mit LED-Licht , ohne LED auf Steinwolle Grotop Master (Grodan); Pflanzdichte: 160 cm x 25 cm = 2,5 Pfl./m²; Solltemperatur: 18 C + 6 C lichtabhängig tags, C nachts; Lüftung C; Bewässerungsdüngung gesteuert nach Zeit u. Einstrahlung. Biologische Schädlingsbekämpfung. LED-Assimilationslicht-Installation Wie im Vorjahr war die gesamte Venlo-Gewächshausabteilung außer den beiden einzelnen Randreihen mit LED-Modulen ausgestattet (siehe auch Fotos). Innerhalb von fünf Tomatendoppelreihen im V-System (5 x 16,7 m² = 83,3 m²) waren insgesamt 40 LED-Module doppelt (8 Module je Doppelreihe) übereinander hängend montiert (siehe Foto). Zur Verwendung kamen LED-Module der Fa. Philips vom Typ GreenPower LED interlighting module red/blue (Photon flux 220 µmol/s, 115 W/Modul), die von der Fa. DH Licht (Wülfrath) zur Verfügung gestellt wurden. Bezogen auf den Stromverbrauch von 115 W/Modul waren 55 W/m² Lichtleistung installiert, das sind insgesamt 4,6 kw installierte LED- Leistung. Hochgerechnet auf einen mittelgroßen Tomatenproduktionsbetrieb von 5 ha müssten bei einer derartigen Installation LED-Module mit einer Verbrauchsleistung von kw bzw. 2,75 MW installiert werden. Mehr zum Stromverbrauch siehe Seite 5. 2 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer

3 Grafik 1: Darstellung der Gesamterträge mit und ohne LED-Licht bis Ende LED-Belichtung Die LED-Module waren innerhalb der Doppelreihe im V-System übereinander hängend installiert: Philips LED- Licht-Module Typ GreenPower LED interlighting module red/blue (Photon flux 220 µmol/s, 115 W/Modul entsprechend 55 W/m²). Sponsoring der Fa. DH Licht (Wülfrath; 3 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer

4 Grafik 2: Darstellung aller Ertragszeiträume mit und ohne LED-Licht Das LED-Licht wanderte während der Kulturdauer von unten nach oben, um ständig im fotosynthetisch aktiven Pflanzenbereich der jüngsten Blätter zu wirken. Der Abstand von LED-Licht zum Blatt lag bei 0 bis 20 cm. Bereits zu Erntebeginn strahlten die LED-Module im oberen Drittel der Tomatenkultur. 4 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer

5 Grafiken 3-6: Stromverbrauch je m² (täglich, wöchentlich, Dekade u. monatlich) Belichtungsdauer, Stromverbrauch und -kosten Der Stromverbrauch je m² (täglich, wöchentlich, je Dekade und monatlich) ist in den Grafiken 3-6 veranschaulicht. Je nach Jahreszeit und Außenhelligkeit wurde im Mittel 5,3 Stunden (maximal 14,3 h, im Minimum 16 min) täglich vom 11. November 2013 bis 5. Mai 2014 (175 Tage) belichtet. Hierbei wurde ein Stromverbrauch von kwh in 925 Belichtungsstunden ermittelt. Umgerechnet auf m² ist dies für die gesamte LED-Belichtungsperiode ein Stromverbrauch von 48,18 kwh/m², was Kosten von 8,67 /m² bei einem kalkulatorischen Preis von 18 Ct/kWh verursacht. Kosten-Nutzen-Rechnung Eine Kosten-Nutzen-Rechnung unter Einbeziehung aller relevanten Umsatz- und Kostenträger wie Investitionskosten, Erträge, Erlöse und Heizenergie wird erst nach Abschluss der LED-Versuchsreihen erstellt, damit abgesicherte Daten in die Kosten-Nutzen-Rechnung einfließen können. Eine Aussage kann aber schon jetzt getroffen werden: aufgrund der bereits vorliegenden Erkenntnisse wird in Deutschland wegen zu geringer Mehrerträge und zu niedriger erzielbarer Erlöse bei gleichzeitig zu hohen Stromkosten und Investitionskosten die LED-Belichtung auch auf großen Produktionsflächen nicht wirtschaftlich sein können. Die Ergebnisse des Vorjahres werden bestätigt. 5 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer

6 Versuche im deutschen Gartenbau 2015 Die Erdhummeln zur Bestäubung der Tomaten sind in der dunklen Jahreszeit weniger aktiv. Deshalb muss mittels elektrischem Trillergerät händisch an den Blütenrispen gerüttelt werden. Zur schnelleren generativen Entwicklung stehen die Jungpflanzen in den ersten drei Wochen auf Folie, um ein Einwurzeln in das Substrat zu vermeiden. Pheromon-Fangschalen sind im Tomatenanbau zur Früherkennung des Befalls mit Tuta absoluta, der Tomatenminiermotte, praxisüblich geworden. 6 Christoph Andreas u. Theo Reintges Versuchszentrum Gartenbau Straelen der Landwirtschaftskammer