Comment les cultivateurs peuvent optimiser l'efficacité et l'efficience énergétique des LED dans la culture du cannabis

Lorsque je discute avec des agriculteurs de l'efficacité, la conversation commence généralement par une question simple : Qu'est-ce que cela signifie concrètement ? Dans le domaine de l'éclairage horticole, en particulier pour la culture du cannabis, l'efficacité correspond à la capacité à convertir l'énergie électrique en lumière utilisable par les plantes. Mais cela va bien au-delà d'un simple chiffre sur une fiche technique. L'efficacité a une incidence sur les coûts énergétiques, le rendement et, en fin de compte, la rentabilité.

Pourquoi l'efficacité est plus importante que jamais

Les coûts énergétiques augmentent partout dans le monde. Entre la demande accrue du réseau due aux véhicules électriques, aux centres de données, aux infrastructures d'IA et à l'électrification générale, les cultivateurs continueront à subir la pression de factures d'électricité plus élevées. L'éclairage et le chauffage, la ventilation et la climatisation représentent ensemble la majeure partie des dépenses d'exploitation d'une installation de culture. C'est pourquoi chaque photon compte.

De gains d'efficacité à une conception plus intelligente des systèmes

Il y a dix ans, l'industrie est passée des lampes au sodium haute pression (HPS) aux LED, et ce pour une bonne raison. Les LED offraient des gains d'efficacité importants, une réduction de la production de chaleur et un meilleur contrôle de l'environnement. Les cultivateurs pouvaient consacrer plus d'énergie à la lumière productive au lieu de la gaspiller en chaleur, tout en allégeant la charge pesant sur les systèmes de chauffage, ventilation et climatisation. Au fil du temps, ces premières transitions ont permis de réaliser d'importantes économies, mais les gains faciles ont déjà été réalisés. La technologie des diodes à l'intérieur des LED s'est considérablement affinée, et les gains d'efficacité annuels que nous observions autrefois (2 à 3 % d'une année sur l'autre) ont ralenti pour atteindre environ 1 % ou moins. L'industrie a atteint un plateau en matière d'efficacité brute des diodes. Ce changement a modifié le débat. Il ne s'agit plus seulement de l'efficacité d'une seule diode, mais de la manière dont l'ensemble du système (spectre, commandes et stratégie de déploiement) est conçu de manière intelligente pour tirer le meilleur parti de chaque watt. La prochaine avancée en matière d'efficacité ne viendra pas du niveau des composants. Elle viendra de la manière dont nous utilisons la lumière.

La relation entre le spectre et l'efficacité

Le spectre joue un rôle majeur dans la détermination de l'efficacité d'un luminaire. Les LED rouges sont intrinsèquement plus efficaces que les LED blanches, car elles émettent directement de la lumière, tandis que les LED blanches reposent sur des revêtements phosphorescents qui absorbent l'énergie lors du processus de conversion. Un luminaire à forte teneur en rouge peut atteindre 3,5 µmol/J ou plus, tandis qu'un luminaire blanc large peut atteindre environ 2,7 µmol/J. Cela dit, un environnement à forte teneur en rouge n'est pas toujours le meilleur choix. Une lumière rouge excessive peut rendre le travail du personnel dans la pièce plus difficile et, surtout, elle augmente le risque de photoblanchiment, ces bourgeons « à pointe blanche » qui réduisent la qualité globale des fleurs et leur valeur marchande. Le photoblanchiment peut dépendre de la variété et être influencé par d'autres facteurs environnementaux. L'objectif est d'atteindre un équilibre : maximiser l'efficacité sans compromettre la qualité du produit.

Équilibre entre efficacité et contraintes financières

Le cannabis reste un marché soumis à des contraintes financières. La légalisation au niveau fédéral n'ayant toujours pas eu lieu aux États-Unis, les cultivateurs n'ont pas accès aux mêmes financements à faible coût que ceux dont bénéficie l'agriculture traditionnelle. Chaque dollar dépensé en CapEx et OpEx compte donc. Un luminaire plus efficace a souvent un prix d'achat plus élevé, donc la bonne décision dépend de votre situation financière, des tarifs énergétiques locaux et des programmes de remise disponibles. Certains services publics lient directement l'éligibilité aux incitations ou la valeur du remboursement à l'efficacité des luminaires, ce qui signifie que les luminaires à haut rendement peuvent compenser une grande partie de leur coût initial. Dans certains cas, les remises peuvent atteindre 1 000 dollars ou plus par luminaire, ce qui fait de l'éclairage haute performance un investissement presque rentable. En fin de compte, il n'existe pas de réponse unique. Les producteurs doivent mettre en balance le coût initial et les économies d'énergie à long terme, ainsi que les avantages potentiels des incitations. Le bon partenaire en matière d'éclairage devrait vous aider à faire ce calcul en toute honnêteté.

D'où viendront les prochains gains ?

Comme l'efficacité des diodes atteint un plateau, les fabricants d'éclairage innovent ailleurs : comment nous fournissons la lumière, où nous la fournissons et quand. Chez Fluence, notre programme de recherche s'est concentré sur l'optimisation du spectre, de l'intensité et du placement de la lumière afin de réduire la consommation d'énergie tout en améliorant le rendement et la qualité. L'éclairage dynamique et réglable est l'un des outils les plus prometteurs. En ajustant la composition spectrale tout au long du cycle de croissance des plantes, les cultivateurs peuvent utiliser davantage de rouge lorsque cela ne présente aucun risque et réduire l'intensité lorsque les cultures deviennent sensibles au photoblanchiment. Notre nouveau RAPTR 2 Le système d'éclairage Top Light incarne cette flexibilité. Son spectre T48 réglable permet aux cultivateurs de faire varier la teneur en rouge de 40 à 80 %, atteignant ainsi une efficacité pouvant atteindre 3,5 µmol/J tout en maintenant un contrôle précis de l'environnement. Nous associons cette technologie à un soutien horticole : notre équipe scientifique travaille directement avec les cultivateurs pour concevoir des programmes d'éclairage qui permettent de réaliser un maximum d'économies d'énergie et d'assurer la santé des plantes.

Au-delà de la canopée : une stratégie « sandwich rouge »

Une autre frontière en matière d'efficacité se trouve sous la canopée. Nos recherches ont montré que l'éclairage sous la canopée permet d'obtenir une teneur en rouge beaucoup plus élevée sans le risque de photoblanchiment observé avec la lumière descendante. En répartissant les photons au-dessus et en dessous de la canopée, ce que nous appelons notre Stratégie d'éclairage Red Sandwich—nous pouvons augmenter le rendement, l'uniformité et la qualité tout en améliorant davantage l'efficacité énergétique. C'est un exemple élégant de la manière dont la science végétale et l'ingénierie convergent pour repousser les limites de la performance.

Prendre la bonne décision pour votre culture

Si vous évaluez de nouvelles LED, adoptez une approche globale :

• Choisissez judicieusement vos partenaires. Travaillez avec une entreprise d'éclairage qui comprend vos cultures spécifiques, la conception de vos installations et vos contraintes financières.
• Renseignez-vous sur les incitations fiscales. Les remises peuvent considérablement modifier la rentabilité de votre investissement.
• Testez avant de vous engager. Effectuez des essais en parallèle. Validez les résultats vous-même.
• Pensez à long terme. L'investissement que vous faites aujourd'hui dans l'éclairage déterminera votre fonctionnement pour les 5 à 10 prochaines années.

Chez Fluence, nous considérons chaque partenariat avec nos clients comme une collaboration. Votre réussite est notre réussite. Cela signifie que nous vous aidons à trouver le bon équilibre entre efficacité, spectre et coût pour atteindre vos objectifs de production, et ne nous contentons pas de vous vendre une lampe. Car en fin de compte, l'efficacité ne se mesure pas seulement en micromoles par joule. Il s'agit de maximiser chaque photon, chaque watt et chaque récolte.

Daniel Pilsworth

Directeur, Marketing produit