Hoe LED's een revolutie teweeg zullen brengen in de hi-tech glastuinbouw

Het zal geen verrassing zijn om te ontdekken dat consumenten over de hele ontwikkelde wereld steeds meer het hele jaar door seizoensgroenten vragen, zelfs als het lokale klimaat dat soort groei gewoon niet toelaat. Vooral gewild zijn tomaten, komkommers en bladgroenten. Daarom is de glastuinbouw een belangrijke factor geworden in de voedselvoorziening van de ontwikkelde wereld.

Het aantal commerciële kassen en het areaal dat ze beslaan, neemt dan ook enorm toe. In Nederland nemen kassen bijvoorbeeld ongeveer 0,25 procent van het landoppervlak van het hele land in beslag. En Nederland is niet eens de grootste producent van glasgroenten in Europa. Die positie wordt ingenomen door Spanje. En de grootste producent van kasgroenten ter wereld is nu China.

Deze vorm van landbouw heeft een grote impact op het milieu. Commerciële kassen moeten worden verlicht en verwarmd op een manier die de groei optimaliseert. En tot 35 procent van de kosten van kastomaten komt van deze verwarming en verlichting.

Een belangrijke vraag is dus hoe de energie die nodig is om deze gewassen te telen te minimaliseren. Een voor de hand liggend antwoord is om kassen om te bouwen van traditionele gloeilampen, meestal hogedruknatriumlampen, naar energiezuinigere leds.

Dat lijkt misschien een economische no-brainer, maar de industrie is traag geweest om deze verandering door te voeren vanwege de hoge initiële kosten van LED's. De vraag waar boeren over hebben nagedacht, is of ze ooit de initiële kosten van een gloednieuw verlichtingssysteem zullen terugverdienen.

Vandaag krijgen ze een antwoord dankzij het werk van Devesh Singh en vrienden van het Hannover Center for Optical Technologies aan de Universiteit van Hannover in Duitsland. Deze jongens hebben de levenscycluskosten van traditionele hogedruknatriumlampen vergeleken met die van leds voor kasverlichting.

En ze zeggen dat de voordelen duidelijk zijn. Ze berekenen dat de cumulatieve kosten van hogedruknatriumlampen die van leds na slechts zeven jaar overtreffen en dat na 16 jaar de cumulatieve kosten van hogedruknatriumlampen meer dan het dubbele zijn van de equivalente kosten van leds.

Het is niet moeilijk om te zien waar deze besparing vandaan komt. Hoewel hogedruknatriumlampen afzonderlijk goedkoper zijn dan LED's, moeten ze elk jaar worden vervangen in vergelijking met elke 19 jaar voor LED's. En natuurlijk gebruiken LED's aanzienlijk minder elektriciteit en verspillen ze weinig warmte.

Maar het meest interessante deel van de analyse van Singh en co is het potentieel van LED's om de manier waarop groenten worden verbouwd te veranderen. Hogedruknatriumlampen zenden licht uit over het gehele zichtbare deel van het spectrum en tot ver in het infrarood, waar veel energie als warmte verloren gaat. Daarentegen kunnen LED's worden aangepast om licht uit te stralen in zeer specifieke delen van het spectrum.

Plantenfysiologen weten al lang dat chlorofyl voornamelijk absorbeert in de blauwe, groene en rode delen van het spectrum, maar een beetje absorbeert in de oranje en gele delen. Het is dus logisch om alleen in deze delen van het spectrum licht te produceren. Dat is natuurlijk makkelijk met leds, maar onmogelijk met natriumlampen

Tegelijkertijd hebben verschillende onderzoekers aangetoond dat bloei- en kiempatronen worden beïnvloed door groen licht en dat de lichtfrequentie ook de biomassa van bepaalde planten en hun voedingswaarde beïnvloedt.

Hogere niveaus van rood licht verhogen bijvoorbeeld de tomatenopbrengst en het vitamine C-gehalte van mosterd, spinazie en groene uien. Groen licht draagt ​​ook bij aan de plantengroei en -ontwikkeling, zeggen Singh en co.

Hoe licht van verschillende frequenties de plantengroei, biomassa en voedingswaarde precies beïnvloedt, is niet goed begrepen. Daarom bestuderen plantwetenschappers over de hele wereld dit fenomeen momenteel in een poging het in de toekomst te benutten.

Vooralsnog lijkt de strategie voor glastuinders duidelijk: zo snel mogelijk overstappen op LED-belichting. De investering moet zich binnen enkele jaren terugverdienen en de voordelen die mogelijk moeten zijn bij het beïnvloeden van de opbrengst en de kwaliteit van de output zouden de komende jaren duidelijk moeten worden.

Dit is een complex onderwerp met tal van subtiliteiten. Aan argumenten voor het eten van lokaal geteeld voedsel geen gebrek vanwege de lagere transportkosten. Kassen zorgen voor een grotere verscheidenheid aan groenten en fruit voor een bepaald klimaat. LED's geven boeren meer flexibiliteit tegen lagere kosten en een kleinere ecologische voetafdruk. Dit zijn zeker doelen die het waard zijn om naar te streven.

Referentie: arxiv.org/abs/1406.3016 : LED's voor energiezuinige kasverlichting

zich verstoppen