Beim Betrieb eines rentablen Gewächshauses geht es darum, die Effizienz zu maximieren und den Abfall zu reduzieren. Eine Möglichkeit, diese Ziele zu erreichen, besteht darin, die Beleuchtung von der Heizung zu entkoppeln. Vereinfacht ausgedrückt wird der Strom, der für den Betrieb von HPS- und LED-Lampen in einem Gewächshaus verwendet wird, in Wärme und Licht umgewandelt. Die Pflanzen nutzen dann die Lichtenergie, um CO2 durch Photosynthese in nutzbare Biomasse umzuwandeln. Die LED-Technologie ist bei diesem Umwandlungsprozess einfach effizienter und ermöglicht eine bessere Umweltkontrolle.
Der Schlüssel zur Senkung des Gesamtenergieverbrauchs liegt in der Umstellung auf LED-Systeme oder in der Einführung einer hybriden LED/HPS-Beleuchtungsstrategie. Da LEDs weniger Abwärme erzeugen, führt diese höhere Beleuchtungseffizienz dazu, dass die Raumlufttemperatur erhöht werden muss. Obwohl eine LED-Umrüstung die Heizkosten erhöhen kann, wird dies durch ganzjährige Produktionsgewinne, eine bessere Umweltkontrolle und einen geringeren Gesamtenergieverbrauch ausgeglichen. LEDs stellen einen entscheidenden Übergang für Landwirte dar, die Energie sparen und eine konstante Produktion und Qualität aufrechterhalten wollen.
Die Entkopplung von Heizung und Beleuchtung durch den Einsatz von zwei dedizierten Systemen (LED-Beleuchtung und HVAC-Heizung) bietet eine bessere Umweltkontrolle als die alten HPS-Systeme, reduziert den Wärmeverlust und minimiert die Kosten. Mit LEDs können die Landwirte eine optimierte und gleichmäßigere Wachstumsumgebung aufrechterhalten, was sowohl die Ernteerträge als auch die Qualität verbessert. In der warmen Jahreszeit, wenn das Umgebungslicht gering und die Temperaturen bereits hoch sind, kann ein HPS-Anbauer zum Beispiel nicht mehr Licht hinzufügen, ohne die Pflanzen zu überhitzen. Deshalb müssen HPS-Systeme häufig entlüftet werden, wodurch wertvolles CO2 verschwendet wird und eine suboptimale und unbeständige Wachstumsumgebung mit starken Temperatur- und Feuchtigkeitsschwankungen entsteht. Diese stark schwankende Umgebung ist stressig für die Pflanzen und verschwenderisch für die Landwirte. Mit LEDs stehen den Landwirten jedoch kühlere, zusätzliche Beleuchtungsoptionen zur Verfügung, die diesen Bedingungen entgegenwirken und das ganze Jahr über eine gleichmäßige Umgebung schaffen können. Im Vergleich zu einem eigenständigen Heizsystem sind die Kosten für die Beheizung eines Gewächshauses mit Lampen (z. B. HPS) auf einer $/BTU-Basis oft 2-5 Mal so hoch.
Was eine LED-Umrüstung für die Energieeinsparung bedeutet
In einer bahnbrechenden Studie der Wageningen University & Research (WUR) in den Niederlanden wurde kürzlich untersucht, wie die Umstellung von HPS- auf LED-Beleuchtung in verschiedenen Klimazonen Energie spart.
Die WUR-Forschung nutzte ausgefeilte Modellierung und Klimadaten, um Veränderungen im Energieverbrauch eines hypothetischen Tomatengewächshauses an 15 Standorten - von subtropisch bis arktisch - vorherzusagen.
Die Studie bewertete Energievektoren im Zusammenhang mit Sonneneinstrahlung, Lufttemperatur, relativer Luftfeuchtigkeit, horizontaler Strahlung vom Himmel, Isolierung, Belüftung, photosynthetischer Photonenflussdichte (PPFD) und einer Vielzahl von Beleuchtungswirkungsgraden für LEDs und HPS.
Die Verringerung der Beleuchtungsenergie durch LEDs wurde durch einen Anstieg der Heizenergie ausgeglichen, führte jedoch zu einer Verringerung des Gesamtenergieverbrauchs um 10 bis 25 Prozent an allen Standorten.
Bedeutet dies, dass der Energieverbrauch durch LEDs überall gleich stark gesenkt wird? Nicht immer. LED-Systeme sind besonders vorteilhaft, wenn die Stromkosten höher sind - wie es heute in den meisten Ländern und Regionen der Fall ist -, weil LEDs die Versorgungslast von der elektrischen Heizung auf kostengünstigere thermische Energiequellen verlagern.
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