Cómo los cultivadores pueden maximizar la eficacia y la eficiencia energética de los LED en el cultivo de cannabis

Cuando hablo con los agricultores sobre la eficacia, la conversación suele comenzar con una pregunta sencilla: ¿Qué significa realmente? En el mundo de la iluminación hortícola, especialmente en el cultivo de cannabis, la eficacia es la eficiencia con la que la energía eléctrica se convierte en luz utilizable para la planta. Pero hay mucho más que un simple número en una hoja de especificaciones. La eficacia afecta a los costes energéticos, al rendimiento y, en última instancia, a la rentabilidad.

Por qué la eficacia es más importante que nunca

Los costes energéticos están aumentando en todo el mundo. Entre el aumento de la demanda de la red eléctrica por parte de los vehículos eléctricos, los centros de datos, la infraestructura de inteligencia artificial y la electrificación general, los cultivadores seguirán sintiendo la presión del aumento de las facturas de electricidad. La iluminación y la climatización representan la mayor parte de los gastos de funcionamiento de una instalación de cultivo. Por eso cada fotón cuenta.

De la mejora de la eficiencia al diseño de sistemas más inteligentes

Hace una década, la industria dio el salto de las lámparas de sodio de alta presión (HPS) a los LED, y por una buena razón. Los LED ofrecían importantes mejoras en la eficiencia, reducían la emisión de calor y mejoraban el control ambiental. Los cultivadores podían canalizar más energía hacia la luz productiva en lugar de desperdiciar calor, al tiempo que se aliviaba la carga de los sistemas de climatización. Con el tiempo, esas primeras transiciones proporcionaron grandes ahorros, pero ya se ha recogido la fruta más fácil de alcanzar. La tecnología de diodos dentro de los LED se ha perfeccionado increíblemente, y las ganancias anuales de eficiencia que veíamos antes (entre un 2 % y un 3 % año tras año) se han ralentizado hasta alrededor del 1 % o menos. La industria ha alcanzado una meseta en la eficacia bruta de los diodos. Ese cambio ha modificado el debate. Ya no se trata solo de la eficiencia de un solo diodo, sino de la inteligencia con la que se diseña todo el sistema (espectro, controles y estrategia de implementación) para sacar el máximo partido a cada vatio. El próximo salto adelante en eficacia no vendrá del nivel de los componentes. Vendrá de cómo aplicamos la luz.

La relación entre el espectro y la eficacia

El espectro desempeña un papel importante a la hora de determinar la eficacia de las luminarias. Los LED rojos son intrínsecamente más eficientes que los blancos porque emiten luz directamente, mientras que los LED blancos dependen de recubrimientos de fósforo que absorben energía en el proceso de conversión. Una luminaria con un alto contenido de rojo puede alcanzar 3,5 µmol/J o más, mientras que una luminaria de blanco amplio puede situarse en torno a los 2,7 µmol/J. Dicho esto, un entorno con alto contenido en rojo no siempre es la mejor opción. El exceso de luz roja puede dificultar el trabajo del personal en la sala y, lo que es más importante, aumenta el riesgo de fotoblanqueo, es decir, esos brotes con «puntas blancas» que reducen la calidad general de la flor y su valor de mercado. El fotoblanqueo puede depender de la variedad y verse influido por otros factores ambientales. El objetivo es el equilibrio: maximizar la eficacia sin comprometer la calidad del producto.

Equilibrio entre eficiencia y restricciones de capital

El cannabis sigue siendo un mercado con limitaciones de capital. Debido a que aún no se ha producido la legalización federal en los Estados Unidos, los cultivadores no tienen acceso a la misma financiación de bajo coste de la que disfruta la agricultura tradicional. Eso hace que cada dólar de CapEx y OpEx cuente. Una luminaria más eficiente suele tener un precio de compra más elevado, por lo que la decisión correcta depende de su situación financiera, las tarifas energéticas locales y los programas de descuentos disponibles. Algunas empresas de servicios públicos vinculan directamente la elegibilidad para los incentivos o el valor del pago a la eficacia de las luminarias, lo que significa que las luminarias de mayor eficiencia pueden compensar gran parte de su coste inicial. En algunos casos, los descuentos pueden alcanzar los 1000 dólares o más por luminaria, lo que convierte la iluminación de alto rendimiento en una inversión casi rentable. En última instancia, no hay una respuesta única para todos. Los cultivadores deben sopesar el coste inicial frente al ahorro energético a largo plazo y los posibles beneficios de los incentivos. El socio de iluminación adecuado debe ayudarle a hacer esos cálculos con honestidad.

De dónde vendrán las próximas ganancias

Dado que la eficiencia de los diodos se está estancando, los fabricantes de iluminación están innovando en otros ámbitos: cómo suministramos la luz, dónde la suministramos y cuándo. En Fluence, nuestro programa de investigación se ha centrado en optimizar el espectro, la intensidad y la ubicación de la luz para reducir el consumo de energía y mejorar al mismo tiempo el rendimiento y la calidad. La iluminación dinámica y regulable es una de las herramientas más prometedoras. Al ajustar la composición espectral a lo largo del ciclo de crecimiento de la planta, los cultivadores pueden utilizar más rojo cuando es seguro y reducirlo cuando el cultivo se vuelve sensible a la fotodecoloración. Nuestra nueva RAPTR 2 La luz superior encarna esa flexibilidad. Su espectro T48 ajustable permite a los cultivadores variar el contenido de rojo entre el 40 y el 80 por ciento, logrando una eficiencia de hasta 3,5 µmol/J y manteniendo un control ambiental preciso. Combinamos esta tecnología con apoyo hortícola: nuestro equipo científico trabaja directamente con los cultivadores para diseñar programas de iluminación que proporcionen el máximo ahorro energético y la mejor salud para las plantas.

Más allá del dosel: una estrategia de «sándwich rojo»

Otra frontera de la eficacia se encuentra bajo el dosel. Nuestra investigación ha demostrado que la iluminación bajo el dosel permite un contenido de rojo mucho mayor sin el mismo riesgo de fotoblanqueo que se observa con la luz descendente. Al distribuir los fotones tanto por encima como por debajo del dosel, lo que denominamos nuestro Estrategia de iluminación Red Sandwich—podemos aumentar el rendimiento, la uniformidad y la calidad, al tiempo que mejoramos aún más la eficiencia energética. Es un ejemplo elegante de cómo la ciencia vegetal y la ingeniería convergen para superar los límites del rendimiento.

Tomar la decisión correcta para tu cultivo

Si está evaluando nuevos LED, adopte un enfoque holístico:

• Elija sabiamente a sus socios. Trabaje con una empresa de iluminación que comprenda su cultivo específico, el diseño de sus instalaciones y sus limitaciones financieras.
• Investigue los incentivos. Los descuentos pueden cambiar drásticamente la rentabilidad de su inversión.
• Prueba antes de comprometerte. Realiza pruebas comparativas. Valida los resultados tú mismo.
• Piense a largo plazo. La inversión en iluminación que realice hoy determinará el funcionamiento de su negocio durante los próximos 5 a 10 años.

En Fluence, consideramos que cada relación con nuestros clientes es una colaboración. Su éxito es nuestro éxito. Eso significa ayudarle a elegir el equilibrio adecuado entre eficacia, espectro y coste para alcanzar sus objetivos de producción, no solo venderle una luz. Porque, al fin y al cabo, la eficacia no se mide solo en micromoles por julio. Se trata de maximizar cada fotón, cada vatio y cada cosecha.

Daniel Pilsworth

Director de Marketing de Productos