一, Regulacija kvalitete svjetla: otkrivanje kako biljke "razgovaraju" jedna s drugom kroz fotosintezu
Biljke vrlo selektivno apsorbiraju svjetlost, a njihov fotosintetski pigmentni sustav radi poput vrlo preciznog spektrometra. Klorofil a/b apsorbira svjetlo na 660 nm crveno i 450 nm plavo, dok karotenoidi pomažu u apsorpciji na 480 nm plavo. LED tehnologija može točno zadovoljiti potrebe biljaka zbog svoje prirodne spektralne selektivnosti.
1. Biološki učinci različitih vrsta svjetla
Empirijsko istraživanje Mitsubishi Chemical-a u Japanu pokazuje da korištenje LED izvora svjetlosti koji sadrži crveno svjetlo od 660 nm i plavo svjetlo od 450 nm može poboljšati fotosintetsku učinkovitost zelene salate za 37% u odnosu na konvencionalne fluorescentne svjetiljke, dok također povećava sadržaj vitamina C za 22%. NASA-ino istraživanje uzgoja biljaka u svemiru pokazalo je da određena mješavina crvenog i plavog svjetla može povećati gustoću stomaka nevena za 40%, što čini transpiraciju mnogo učinkovitijom. Ova tehnika za kontrolu kvalitete svjetla dovela je do ideje o "svjetlosnoj formuli", koja vam omogućuje promjenu kombinacija spektra na temelju vrste usjeva i njegovog stadija rasta. Na primjer, tijekom nutritivne faze rasta rajčice, koristi se spektar sa 60% plave svjetlosti kako bi se pomoglo stabljici i lišću da rastu. Tijekom reproduktivne faze rasta, koristi se spektar sa 70% crvene svjetlosti kako bi se pomoglo biljkama da cvjetaju i donose plodove, što rezultira prinosom od više od 40 kilograma po biljci svake godine.
2. Tehnika za kontrolu kvalitete dinamičkog svjetla
Internet stvari kontrolira dinamički sustav rasvjete u vertikalnoj farmi u Shenzhenu koji mijenja svjetlinu svjetla na temelju-vremenskih vremenskih podataka. U vlažnom vremenu, vrijednost PPFD (fotosintetička gustoća toka fotona) trebala bi se automatski povećati kako bi se osigurao stabilan razvoj usjeva. Kineska akademija poljoprivrednih znanosti osmislila je tehniku "svjetlosno kontroliranog patuljanja" koja koristi pulsirajuće plavo svjetlo za smanjenje visine sadnica jagoda za 35% i povećanje prinosa plodova za 25%. Ovo je zeleni način uzgoja biljaka u zgradi.
2, Revolucija energetske učinkovitosti: od solarnog termalnog otpada do precizne opskrbe
-Natrijeve visokotlačne lampe pretvaraju samo 12% električne energije u fotosintetski aktivno zračenje, dok metalhalogene lampe stvaraju mnogo daleko-infracrvenog zračenja, koje opeče biljke. Razvoj LED tehnologije napravio je veliku razliku u tome koliko dobro možemo koristiti svjetlosnu energiju.
1. Veliki korak naprijed u tome koliko dobro radi fotoelektrična pretvorba
Serija LED GreenPower tvrtke Philips Lighting nudi učinkovitost fluksa fotona od 2,8 μ mol/J, što je 233% više od učinkovitosti natrijevih-tlačnih lampi. Institut za poluvodiče pri Kineskoj akademiji znanosti stvorio je tamnocrveni LED čip koji ima vanjsku kvantnu učinkovitost veću od 85%. Ovo smanjuje trošak energije za biljnu industriju na 0,15 juana po kilogramu proizvoda. Ova revolucija energetske učinkovitosti izravno pomaže da proizvodnja postrojenja postane ekonomski isplativija. Na primjer, vertikalna farma u Shenzhenu koja je koristila inteligentni LED sustav za prigušivanje proizvela je 20 puta više usjeva po kvadratnom metru nego uzgoj na otvorenom polju. Također je koristio samo-petinu vode i struje.
2. Pametni sustav upravljanja rasvjetnim okruženjem
Moderne tvornice LED postrojenja koriste mreže senzora kako bi pratile stvari poput intenziteta svjetlosti, spektralne distribucije i sadržaja CO₂ u stvarnom vremenu. Zatim koriste algoritme strojnog učenja kako bi promijenili svoju strategiju osvjetljenja u hodu. Na primjer, ako je temperatura lista previsoka, sustav će automatski smanjiti količinu crvenog svjetla i povećati količinu dalekog crvenog svjetla. Ovo će otvoriti puči i ohladiti biljku povećanjem transpiracije. Ova tehnologija kontrole zatvorene-petlje održava okruženje za rast biljaka stabilnim 99,7% vremena, što je tri puta bolje od tipičnih staklenika.
