Del II: Ljus
Ljus och hydroponisk odling 1: Assimilationsljus (tillskott till solljus) 2: Enda ljuskälla i slutna utrymmen (3: Fotoperiodiskt ljus)
Lite om enheter Lux-använd med måtta! µmol m -2 s -1 PAR-photosynthetically Active Radiation Typiska siffror: Dagsljus 1000, tillskott växthus 100, kompensationspunkt 10-20 µmol m -2 s -1 Foto: K-J Bergstrand
Konstljus inom hydroponisk odling Växthus: Sallat, kryddor, tomat, gurka, snittblommor, krukväxter? I odlingskammare/slutna utrymmen: Sallat, kryddor?
Önskemål/krav på teknologier för växthusbelysning Energieffektivitet Ljusflöde (fotoner) Investerings-kostnader Livslängd Storlek och utförande av armaturer Foto: K-J Bergstrand
Förväntningar på nya teknologier för växthusbelysning Minskad (el-) energiförbrukning Bättre möjligheter till styrning av ljuset Nya möjligheter för utformning av armaturer- interlighting Bättre möjligheter till vertikala odlingssystem Bättre produktkvalité hos prydnadsväxter (växtstyrning) Förbättrad smak och näringsvärde hos färska kryddor och bladgrönt
Teknologier Historia: Glödlampor, neon, kvicksilver Idag: Högtrycksnatrium (HPS), Lysrör (-lampor), metallhalid Imorgon: Induktionslampor, fältemissionslampor, plasmalampor, LED? Foto: K-J Bergstrand
Verkningsgrad hos lampor Mätes korrekt i µmol w -1, men i praktik ofta i % Glödlampa: 7% Lysrör (T8) 25%, T5 upp till c:a 35%? Metallhalogenlampa: 21-23% Högtrycksnatrium: 27-32% (35)% LED: upp till c:a 35%
1,2 1 HPS IR 0,8 Blått ljus 0,6 reducerar sträckning 0,4 0,2-0,2 Mörkrött ljus inducerar sträckning och kontrollerar blomningen 0 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Spektrum Spektral irradians, W/m2, 2 nm Källa: www.wikipedia.com (McCree 1972) 1,30 1,20 1,10 1,00 0,90 0,80 0,70 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 300 400 500 600 700 800 Våglängd, nm Rött ljus främjar tillväxt av skott och rötter BL00 GR00 RE00 YE00 WH00
Spektralfördelningen hos ljuset påverkar: -Fotosyntesen (andelen rött/blått) -Morfogenesen (andelen blått ljus, rött:långrött-förhållandet)
Våra försök-tre steg Steg 1: LED som enda ljuskälla Steg 2: LED som dagförlängning Steg 3: LED som tillskottsljus
Jämförelse av olika ljuskvalitéer i klimatkammare Ljusstyrka 60 µmol m -2 s -1 18 h fotoperiod Temperatur 20 C Vitt, gult (585 nm), rött (620 nm), grönt (525 nm), blått (480 nm) samt rött/blått (660/480 nm).
Resultat Vitt, Gult, Rött, Grönt, Blått Foto: H.K. Schüssler
Inget dagsljus Photo: K-J Bergstrand Röd/blå-balans
Vitt, Rött, Gult, Grönt, Blått, Rött/blått Foto: H.K. Schüssler
Petunia Solros Foto: H.K. Schüssler
Kryddor-endast konstljus Foto: H.K Schüssler
LED som fotoperiodiskt ljus 8h 8h 8h
Fotoperiodiskt ljus Krysanthemum Höstglöd Julstjärna 430-730 nm 585 nm 620 nm 525 nm 460 nm
Tillskott till naturligt ljus
100 µmol m -2 s -1 16 h/ 8 h 18 C Bilder: H.K. Schüssler
Olika nya lamptyper HPS, CMH, LED vit, LED röd/blå, Induktion 15 C uppv. 8 h nat. Ljus, 8 h tillskott, 8 h mörker Illuminans W/m 2 0,60 0,50 0,40 0,30 0,20 HPS Blå/röd LED Vit LED CMH Induktion 0,10 0,00 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 Våglängd (nm)
Resultat Salvia elegans Salvia officinalis Fr.v. Inget ljus, vit LED, Keramisk metallhalog., röd/blå LED, HPS, Induktion Foto: H.K. Schüssler
Resultat Fr.v. Inget tillskottsljus, vit LED, Keramisk metallhalog., röd/blå LED, HPS, Induktion Foto: H.K. Schüssler
C 24 22 20 18 16 14 12 White LED 10 Ljus på Ljus av Red/blue LED 8 HPS 6 4 2 0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00 En typisk dag Lufttemperatur i bladskiktet 100 90 80 % RH 70 60 50 40 30 20 Ljus på Ljus av White LED Red Blue LED HPS Relativ luftfuktighet i bladskiktet Bergstrand & Schüssler 2012 10 0 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00 08:00 09:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 19:00 20:00 21:00 22:00 23:00
Tillämpningar av LED i Hortikulturell produktion Flervåningsproduktion ( växtfabriker )
Foto: Plantagon Foto: Philips
Användning av LED i hortikulturella applikationer Flervåningsproduktion ( växtfabriker ) Inter-lighting i grönsakskulturer (i kombination med högtrycksnatrium)
Foto: Philips Värmehantering Påverkan på tillväxt/produktkvalité Kandidatarbete av Olle Lind Foto: K-J Bergstrand
Foto: H.K. Schüssler From above From below Foto: K-J Bergstrand Inga skuggor från ljuskällor Bättre användning av värmen Tillskott av ljus inne i bladverket kan reducera sträckningen
Användning av LED i hortikulturella applikationer Flervåningsproduktion ( växtfabriker ) Inter-lighting i grönsakskulturer (i kombination med högtrycksnatrium, hybridsystem )grönsakskulturer (i kombination med högtrycksnatrium) Växtformande ljus i prydnadsväxter
Utveckling av ljusstrategier för styrning av tillväxten hos prydnadsväxter Projektet startat våren 2012 (K-J Bergstrand, H.K. Schüssler & Håkan Asp) Kort fotoperiod i kombination med modifierat spektrum Hybridsystem även här? Foto: K-J Bergstrand
Foto: K-J Bergstrand Klockslag 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 KD-Väv stängd Väv öppen KD-Väv stängd LED rött 620 nm, 20 µmol m -2 s -1 LED rött 660 nm, 30 µmol m -2 s -1 LED grönt 525 nm, 20 µmol m -2 s -1 Kemisk Tillväxtreglering (CCC, Alar) Ingen Tillväxtreglering
Kommersiellt tillgängliga system HPS, 400, 600, 1000 W Tillverkare: Philips, Gavita etc. Leverantörer: UBA, Trädgårdsteknik, ProGro, utländska företag Finns idag modeller med elektronisk ballast med vissa styrmöjligheter K-J Bergstrand 2012
HPS med styrning (DALI) Elektronisk ballast lägre elförbrukning, lägre vikt, mindre skrymmande armatur Dimbar ner till 50% Möjlighet att släcka armaturer individuellt Leverantörer ex. Horticoop Scandinavia K-J Bergstrand 2012
Fionia-LED Danskt företag, samarb. Senmatic Röda/blå LED, fläktkylda armaturer 600 W, kan dimmas samt röd/blå-balansen kan styras via Senmatic (DGT) klimatdator Finns installerat hos kommersiell odlare (PKM) samt universitet/skolor (Aarslev, Kold College) Foto: Fionia lighting systems
Heliospectra-LED Svenskt företag, Borås Välkända, egen forskningsavdelning Fläktkylda armaturer, 600 W Innehåller dioder som ger blått, orange, grönt, rött och långrött ljus. Dessa grupper av dioder kan styras individuellt via datorprogram Har provats hos Swedeponic (Påarp) Pris:? K-J Bergstrand 2012
Foto: Heliospectra
Valoya-LED Finskt företag (Svensktalande) Lampor med fix-spektrum rött/blått, några olika varianter av spektralfördelning för grönsaker alt. prydnadsväxter Olika utföranden på armaturer (kvadratiska eller långsmala) Konvektionskylda
Philips-LED Lågintensiva dioder i stavar - konvektionskylning 10-44 W/st speciellt lämpade för flerskiktsodling Även speciallampor för fotoperiodiskt ljus (långrött) Finns i blått, rött, långrött och vitt eller kombinationer Pris: c:a 1000 kr/st (stavar) Foto: Philips
Andra förekommande LED-typer Single chip LED, 90 W Konvektionskyld, kylflänsar, skugga Pris: c:a 4000 kr/st. Kluster röda/blå, 350 W, fläktkyld Finns även i mindre (runda) varianter Pris: c:a 4000 kr/st. Foto: K-J Bergstrand
Andra typer Stora kompaktlysrör (200 W) Billigt (750 kr) Kräver reflektor Plasma Vitt ljus Obeprövad Lång livslängd Full-spektrum Pris? Foto: Envirolight/Gavita
Tack för uppmärksamheten! www.vaxthusljus.se Karl-Johan.Bergstrand@slu.se 040-415343 Foto: K-J Bergstrand Foto: A.K. Rosberg Foto: K-J Bergstrand