Sollte die Verwendung von Pflanzen-LED-Beleuchtung in Gewächshäusern Standard sein?

Die Frage nach LED-Beleuchtungseinrichtungen in der Gartenbaubranche, insbesondere in Gewächshäusern, gewinnt zunehmend an Bedeutung und wird zu einem wichtigen Punkt im Bereich des überwachten Anbaus. Das Indoor-Growing mit LED-Pflanzenlicht verlagert sich von kleinen Hobbyprojekten in die kommerzielle Welt großer Akteure.

Diese vorausschauende Diskussion versucht, eine Vielzahl von Perspektiven zu erkunden, die diesem Thema eigen sind und nicht nur finanzielle Gewinne, sondern auch ökologische Auswirkungen und technologischen Fortschritt einschließen.

Während die oberflächliche Antwort sicherlich zu einem eindeutigen "positiven" Ergebnis tendiert, erfordert der Aspekt des Labyrinths eine komplexere Untersuchung.

Übersicht über 9 untersuchte Aspekte für LED-Beleuchtung im Gewächshaus:

1. Finanzielle wirtschaftliche Vorteile
2. Auswirkungen auf die Umwelt
3. Technologische Innovationen
4. Symbiose von LED-Beleuchtung mit zugefügtem CO2
5. Wie unterscheidet sich PPFD bei verschiedenen Gartenbau-LED-Lampen?
6. Geschwindigkeit der reinen Photosynthese
7. Photorespiratorische Funktionen
8. Zusammenfassung
9. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

1) Finanzielle wirtschaftliche Vorteile

Erhöhte Erträge und verbesserte Qualität der Ernte: Hauptmotiv für die Einführung von LED-Beleuchtung in Gewächshäusern

Die Umstellung auf Pflanzen-LED-Beleuchtung im Gewächshaus kann die Erträge der Ernte erheblich steigern. Fortschrittliche LED-Leuchten können die Lichtintensität das ganze Jahr über regulieren und optimalen Wachstum auch an dunkleren Tagen gewährleisten. Sie können auch Bereiche mit geringerer Lichtmenge gezielt ansprechen, um gleichmäßiges Wachstum zu fördern und die Qualität Ihrer Ernte zu verbessern.

Die Verwendung von hochintensivem LED-Licht kann zu besseren organoleptischen Eigenschaften Ihrer Ernte führen, wie zum Beispiel einer erhöhten Produktion von sekundären Pflanzenmetaboliten. Das bedeutet, dass Ihre Ernte eine höhere Qualität und besseren Geschmack aufweisen wird. Die Arbeit mit LED-Licht, das den Vorlieben Ihrer Pflanzen entspricht, ermöglicht es ihnen, ihr genetisches Potenzial voll auszuschöpfen, was zu ausgezeichneten Ergebnissen führt. Diese qualitativ hochwertigen Ergebnisse können einen höheren Preis erzielen und somit Ihre finanziellen Erträge steigern.

Kosteneffizienz

Die anfänglichen Investitionen in den Übergang zu Pflanzen-LED-Beleuchtung mögen hoch erscheinen, aber bei Betrachtung von mittel- bis langfristigen Investitionsstrategien, in denen die Stromkosten ständig steigen, erweist sich die LED-Technologie als kosteneffektiv.

Moderne Pflanzen-LED-Leuchten für Gewächshäuser haben eine extrem hohe PPF (Photosynthetischer Photon-Fluss) und Lichtausbeute (μmol/J), was sie zu unschätzbaren Verbündeten macht, insbesondere bei teureren Ernten.

Langanhaltende Rendite der Investition

Bei der Berechnung des Return on Investment (ROI) werden die Vorteile künstlicher Pflanzenbeleuchtung mit LED-Technologie noch deutlicher.

Aufgrund des geringeren Energieverbrauchs und der längeren Lebensdauer im Vergleich zu traditionellen Beleuchtungslösungen in Gewächshäusern sind zusätzliche LED-Leuchten eine kluge finanzielle Entscheidung für die Zukunft Ihres Gewächshausbetriebs.

2) Auswirkungen auf die Umwelt

Verringerung des CO2-Fußabdrucks

Die Energieeffizienz von LED-Lampen für Gewächshäuser geht über einfache Einsparungen hinaus und umfasst auch spürbare Reduzierung der Kohlenstoffemissionen. Herkömmliche Technologien für Pflanzenleuchten verbrauchen in der Regel große Mengen Energie und geben erhebliche Wärmemengen ab. Dies erfordert zusätzliche Systeme wie Heizung, Belüftung und Klimaanlagen (HVAC), wodurch die Energiebelastung weiter steigt.

Biodiversität

Die Auswirkungen auf die nahe biologische Vielfalt und Ökosysteme verdienen jedoch sorgfältige Überlegung. Obwohl künstliches LED-Licht das natürliche Leben stören kann, können durchdachter Einsatz und sorgfältige Orchestrierung viele solcher Probleme mildern.

Ein gut kalibrierter Beleuchtungsplan für Pflanzen, insbesondere wenn er in den fotoperiodischen Zeitplan integriert ist, kann die nachteiligen Auswirkungen auf lokale Ökosysteme abmildern.

Umweltfreundlichkeit

Neuere Versionen von LED-Lampen für Gewächshäuser bieten nun "umweltfreundliche Modi", die ihre ökologische Belastung weiter reduzieren sollen. Diese Modi modulieren die Lichtabgabe je nach Tageszyklen oder den Bedürfnissen einer bestimmten Pflanze und bieten so einen zusätzlichen Schutz für die Umwelt. Komplexe Gewächshausbeleuchtungssysteme, die in den Niederlanden verwendet werden, überwachen die Außenbedingungen in Echtzeit, und das Pflanzenlicht im Gewächshaus wird entsprechend abgedunkelt.

3) Technologische Innovationen

Ertragssteigerung durch zusätzliches CO2

Wenn Sie das Beste aus Ihren Pflanzen herausholen möchten, vergessen Sie nicht die Kombination aus zusätzlichem CO2 und LED-Pflanzenlicht. Diese beiden Faktoren können zusammen sicherstellen, dass Ihre Pflanzen Wasser effizienter nutzen, was zu einer besseren und größeren Ernte führt. Ihre Gesamterträge können um bis zu 30-40 % steigen.

Intelligente Ergänzungen

Die Integration von LED-Pflanzenlichtern mit weiteren automatisierten Geräten für Fernüberwachung und -steuerung bietet eine zusätzliche Feinabstimmungsebene. Dies ist besonders bei großen Betrieben von Vorteil, wo lokale Veränderungen einen großen Unterschied bedeuten können. Selbst kleine Änderungen im Gewächshausanbauprozess können erhebliche Betriebskosten einsparen.

Keine universelle Lösung

Wenn es um das Hinzufügen weiterer LED-Lichter in Gewächshäuser geht, gibt es keinen einzigen allgemeingültigen Weg, dies zu tun. Viel hängt davon ab, was Sie anbauen, welchen Wert es hat, wo sich Ihr Gewächshaus befindet und welche lokalen Wetterbedingungen herrschen. Im Allgemeinen ist jedoch der Erwerb von LED-Pflanzenlichtern ein guter Schritt, da sie in den meisten Fällen die bereits genannten Vorteile bieten.

4) Symbiose von LED-Beleuchtung mit zugefügtem CO2

In enger Verbindung zum vorherigen Punkt werden wir uns etwas näher anschauen, welche Beziehung CO2 und LED-Beleuchtung für Ihre Pflanzen haben.

• Die Verwendung von LED-Pflanzenlichtern ermöglicht eine außergewöhnlich hohe Lichtintensität. Diese Lichtintensität, die im Bereich von 1000 bis 2000 μmol⋅m−2⋅s−1 (Mikromol pro Quadratmeter pro Sekunde) und mehr liegt, hat zu hervorragenden Ergebnissen bei Pflanzen geführt, die zuvor unerreichbar waren. Zusätzliches Licht ist eine Art "Energydrink" für die Photosynthese der Pflanzen.
• Nach einer bestimmten Phase des Erhöhens der Lichtintensität wird jedoch das umgebende CO2 zu einem limitierenden Faktor für das Pflanzenwachstum und führt zu abnehmenden Erträgen bei weiterer Erhöhung der Zusatzbeleuchtung. Hier kommt die Erhöhung von CO2 ins Spiel. Durch Erhöhung des CO2-Gehalts über das Niveau der Umgebung können Pflanzen mehr Licht absorbieren und gleichzeitig einen reibungslosen Ablauf ihrer enzymatischen Mechanismen gewährleisten.
• Die Kombination aus erhöhtem CO2, das Pflanzen fixieren können, einer leichten Erhöhung der Temperatur und einer Verringerung der Fotorespiration von Enzymen, die Kohlendioxid fixieren (RUBISCO), was weniger durch Sauerstoff reflektiert wird, führt dazu, dass durch Photosynthese mehr Zucker erzeugt wird und die Effizienz der Wassernutzung (WUE) verbessert wird.

Diese Interaktion wurde für verschiedene Pflanzenarten in vielen wissenschaftlichen Artikeln und der Literatur beschrieben, wobei es zuverlässige empirische Beweise aus weltweiten privaten Gewächshausprojekten gibt, die dies bestätigen.

Die Kombination aus hoher PPFD und CO2 sowie dem richtigen Management anderer Umgebungsparameter ermöglicht im Wesentlichen, mehr Licht aufzunehmen und es in Ertrag und Qualität der Ernte umzuwandeln.

5) Wie unterscheidet sich PPFD bei verschiedenen Gartenbau-LED-Leuchten?

Verschiedene LED-Systeme können unterschiedliche PPFD-Werte bieten, was die Fotosynthese-Rate und somit das Pflanzenwachstum beeinflusst.

Bei der Auswahl der geeigneten LED-Beleuchtung für das Gewächshaus ist es entscheidend, die Gesamtfläche zu berücksichtigen, die abgedeckt werden soll, das Verhältnis zwischen Pflanzentyp und Wachstum, die Investition in Watt pro Quadratmeter, die auf die Pflanze angewendet wird, Lichtgleichmäßigkeit, Effizienz, das zu verwendende Spektrum, CRI und die Garantie.

Nach Abwägung dieser Aspekte in Ihrem Gartenbauprojekt können Sie eine viel bessere Entscheidung bei der Auswahl von Gewächshausbeleuchtung treffen, die sich schnell auszahlen wird.

6) Rate der reinen Fotosynthese (Pnet)

Die reinen Fotosyntheserate (Pnet) ist eine Messgröße, die zeigt, wie viel Energie eine Pflanze durch Fotosynthese in einer bestimmten Zeit erzeugt, abzüglich der Energie, die die Pflanze für die Atmung verbraucht. Dies ist ein entscheidender Indikator für die Effizienz des Pflanzenwachstums.

Der Prozess der Umwandlung von Kohlendioxid in organische Verbindungen durch Lichtenergie, auch als Fotosyntheserate oder Pnet bekannt, variiert je nach verschiedenen Bedingungen. 

Die Messung wird oft in Mikromol Kohlendioxid umgewandelt pro Quadratmeter pro Sekunde (μmol fixierter Kohlenstoff/m2/s). Faktoren, die diese Rate beeinflussen, sind Lichtintensität, Kohlendioxidpräsenz, Wasser, Umgebungstemperatur und Wurzeltemperatur.
Es ist entscheidend, die Fotosyntheserate zu überwachen und zu verstehen, um schnellere ganzjährige Wachstumszyklen und höhere Erträge zu erzielen.

7) Was ist Fotorespiration?

Fotorespiration ist ein biologischer Prozess, der in Pflanzen bei Licht ausgelöst wird und Sauerstoff verbraucht und CO2 freisetzt. Im Gegensatz zur Photosynthese, die Energie erzeugt und Kohlenstoff speichert, verbraucht die Fotorespiration diesen Kohlenstoff und diese Energie eher. Es wird als ein ineffizienter (fehlerhafter) Prozess betrachtet, der die Gesamteffizienz der Photosynthese verringert.

Dieser fehlerhafte Vorgang führt zu einem Verlust von fixiertem Kohlenstoff, Energieverschwendung und Ressourcen, ohne dass chemische Energie (oder Nahrung) entsteht. Das bedeutet, dass der potenzielle und tatsächliche Ertrag negativ beeinflusst wird. Zusammenfassend entzieht die Fotorespiration Kohlenstoff, den Hauptbaustein für die Biomasseproduktion, und gefährdet somit den Ertrag.

Durch Zugabe von zusätzlichem CO2 wird dieser alternative Weg minimiert, und dieses fehlerhafte Phänomen tritt nicht auf. Daher können höhere Leistungen der Pflanzen und höhere Erträge erzielt werden.

8) Fazit

Ich gebe zu, dass diese letzten beiden Punkte vielleicht in die Fachliteratur des Pflanzenanbaus aufgenommen werden sollten. Dennoch mussten wir diese Begriffe und Phänomene hier erklären, um die Konsistenz und den Sinn des gesamten Artikels zu bewahren. Andernfalls könnten einige Züchter denken, dass je stärker das Licht im Gewächshaus ist, desto höher wird der Ertrag sein, und das kann man endlos steigern, das funktioniert leider nicht, die Natur hat das sehr gut geregelt.

Selbst wenn die Frage "Sollte der Einsatz künstlicher LED-Beleuchtung im Gewächshaus Standard sein?" sich um mehrere Aspekte dreht, scheinen die Vorteile die Nachteile deutlich zu überwiegen. Aus wirtschaftlicher und ökologischer Sicht scheint LED-Beleuchtung die Zukunft der Landwirtschaft in kontrollierten Umgebungen zu sein.

Bleiben Sie für zukünftige Updates zu diesem wichtigen Thema auf dem Laufenden. Wir werden weiterhin detaillierte Informationen bereitstellen, um Betreibern von Gewächshäusern und kommerziellen innovativen Farmen einen ausgewogenen Einblick in die Einführung von LED-Anbauleuchten zu geben. Das Ziel dieses Artikels ist es, Gewächshausbetreibern und Betreibern moderner landwirtschaftlicher Betriebe einen ausgewogenen Blick auf die Einführung von LED-Anbauleuchten zu geben. Die Beweise deuten eindeutig darauf hin, dass diese Technologie nicht nur vorteilhaft ist, sondern sich bald als Industriestandard etablieren könnte.

9) Häufig gestellte Fragen (FAQ)

• Frage: Was ist der tägliche Lichtintegral (DLI)?
  • Antwort: DLI ist die Messung der Menge an Licht, die für die Photosynthese pro Flächeneinheit während des gesamten Tages von Pflanzen erhalten wird. Es wird normalerweise in Mikromol pro Quadratmeter pro Tag ausgedrückt. Das Verständnis des DLI ist entscheidend, um festzustellen, wie viel Licht eine bestimmte Pflanze für optimales Wachstum benötigt.
• Frage: Sind LED-Lichter für alle Arten von Pflanzen geeignet?
  • Antwort: Ja, LED-Lichter können an die Bedürfnisse verschiedener Pflanzen angepasst werden. Die Auswahl sollte jedoch auf den spezifischen Anforderungen jeder Pflanzenart basieren, wie Intensität, Qualität und Beleuchtungsdauer.
• Frage: Wie wirkt sich LED-Beleuchtung auf die Umwelt in Gewächshäusern aus?
  • Antwort: LED-Lichter sind energieeffizienter und haben eine geringere Kohlenstoffbilanz als herkömmliche Beleuchtung. Es ist jedoch notwendig, die Auswirkungen auf die lokale biologische Vielfalt und Ökosysteme zu berücksichtigen, wie z.B. Lichtverschmutzung.
• Frage: Ist die Investition in LED-Beleuchtung gerechtfertigt?
  • Antwort: Für mittel- bis langfristige Investitionsstrategien erweist sich LED-Beleuchtung als kosteneffizient, insbesondere bei Pflanzen mit hohem Wert. Wenn Sie derzeit unter HPS im Gewächshaus anbauen, dann ist die Wahl klar und LED ist die beste Option.
• Frage: Was ist die Wassernutzungseffizienz (WUE)?
  • Antwort: Die WUE ist die Messung der Biomasse, die pro Einheit verbrauchten Wassers von der Pflanze erzeugt wird. Dies ist ein wichtiger Indikator zur Optimierung von Produktionssystemen.
• Frage: Wie beeinflussen LED-Lichter für die Gartenarbeit die Form von Pflanzen?
  • Antwort: LED-Lichter für die Gartenarbeit können auf spezifische Wellenlängen abgestimmt werden, die die Form von Pflanzen beeinflussen, wie Verzweigung, Höhe und Blütezeit.
• Frage: Sind LED-Lichter für die Gartenarbeit sicher für Arbeiter in Gewächshäusern?
  • Antwort: LED-Lichter für die Gartenarbeit sind oft sicherer als herkömmliche Lichtquellen. Sie erzeugen weniger Wärme und können so installiert werden, dass Blendung und Augenbelastung für die Arbeiter minimiert werden. Sie enthalten auch keine giftigen Elemente wie Quecksilberdampflampen.
• Frage: Was ist Lichtverschmutzung und wie tragen LED-Lichter für die Gartenarbeit dazu bei, dies zu verhindern?
  • Antwort: Durch die Planung, wann LED-Lichter ein- und ausgeschaltet werden sollen, kann Lichtverschmutzung reduziert werden, was sich auf die Biodiversität in der Umgebung des Gewächshauses auswirkt.
• Frage: Können LED-Lichtsysteme für die Gartenarbeit mit anderen Technologien in Gewächshäusern integriert werden?
  • Antwort: Ja, viele moderne LED-Systeme für die Gartenarbeit lassen sich problemlos in bestehende Systeme zur Gewächshaussteuerung integrieren, was eine bessere Kontrolle über die Beleuchtung und andere Umweltfaktoren ermöglicht.
• Frage: Was ist PPFD und warum ist es wichtig?
  • Antwort: PPFD steht für Photosynthetisch wirksame Photonenflussdichte. Es misst die Menge an Licht, die pro Sekunde auf eine bestimmte Fläche für die Photosynthese trifft. Je höher der PPFD-Wert, desto mehr Licht steht für das Pflanzenwachstum zur Verfügung.

Informationsquelle von Lumateku: https://lumatek-lighting.com/artificial-horticulture-led-lighting-in-greenhouses/#advances