Signify: Energiekosten sparen mit dynamischer Belichtung

Erzeuger müssen zwar immer noch künstliches Licht verwenden, aber indem man es intelligenter einsetzt, kann man erhebliche Kosteneinsparungen pro Kilogramm Produkt erzielen, ohne dass die Qualität darunter leidet.

Zwei Punkte stehen im Zentrum der neuen Belichtungskonzepte: Kosteneffizienz und Flexibilität. Pflanzen brauchen die aktive Photosynthese-Strahlung (PAR), um zu wachsen. Der Trick besteht darin, den Pflanzen genügend PAR-Licht in der richtigen Zusammensetzung (Spektrum und Intensität) zu den geringstmöglichen Kosten zur Verfügung zu stellen, damit sie gut gedeihen. Und so wie die Stromkosten nicht konstant sind, sondern von Stunde zu Stunde schwanken können, ist auch der Lichtbedarf einer Pflanze nicht konstant. Forschung und Praxis haben bereits gezeigt, dass es sowohl für die Pflanzenentwicklung als auch für die Energiekosten von Vorteil sein kann, Licht als dynamischen Wachstumsfaktor zu behandeln. Die Zeiten, in denen Belichtungsanlagen zu festen Zeiten immer mit voller Leistung liefen, werden bald der Vergangenheit angehören, denn es geht immer darum, die Produktion für jede eingesetzte Energieeinheit zu optimieren.

Den richtigen Bereich finden

Die Wirtschaftlichkeit kann daher als ein dynamisches Spiel mit verschiedenen Variablen betrachtet werden, wie z. B. die PAR-Summe, die pro Tag oder Woche gegeben werden soll, die erforderlichen Mengen an LED-Licht, um das natürliche Tageslicht bis zu diesen Mengen zu ergänzen. Und auch die Verteilung der Belichtungszeiten und der Belichtungsdauer über den Tages- und Wochenverlauf, um diese Mengen so wirtschaftlich wie möglich zu erreichen. Um ein Höchstmaß an Energieeffizienz zu erreichen, kann man auch das angebotene Spektrum variieren und die Verwendung von Farben, die weniger effizient, aber manchmal notwendig oder wünschenswert sind (z. B. weites Rot und grünes/weißes Licht), so weit wie möglich minimieren. Natürlich müssen die Belichtungsanlage und die Software dafür geeignet sein. Und schließlich braucht man praktische Forschung und Erfahrung, um zu zeigen, welcher Bereich genutzt werden kann und welche Einsparungen tatsächlich erzielt werden können.

Gesunder Menschenverstand

Wie kann der Gärtner mit einer nahtlos dimmbaren LED-Installation und dem richtigen Programm zu deren Steuerung jetzt schon Kosten sparen? Zunächst einmal, indem man sich von den festen Mustern verabschiedet. Man kann sich von der Kultur und dem bereits vorhandenen Tageslicht leiten lassen und ergänzt nach Bedarf. Betrachtet man Licht als einen dynamischen Wachstumsfaktor, genau wie die Temperatur, kann man die Belichtung mit der vollen verfügbaren Leistung zu günstigen Zeiten einsetzen, z. B. nachts und zu bestimmten Tageszeiten, statt am frühen Morgen und am späten Nachmittag, und auch mehr an Wochenenden, wenn die Strompreise relativ niedrig sind.

Auf dem Prüfstand

In der vergangenen Saison wurde in Vergleichsversuchen die Kombination von Zeitpunkt und Lichtmenge auf der Grundlage des Energiepreises in Tomatenkulturen getestet. Dies geschah in zwei Abteilungen, die wöchentlich die gleiche Lichtsumme erhielten. Kompartiment 1 wurde mit einer konstanten Lichtintensität von 220 μmol/m2/sec und einer Tageslänge von 18 Stunden belichtet. Im benachbarten Kompartiment wurde eine dynamische Belichtung mit einer maximalen Lichtintensität von 300 μmol/m2/sec bereitgestellt, die jedoch ebenfalls gedimmt wurde. Die minimale Lichtintensität während der Beleuchtungsperiode betrug immer 50 µmol/m2/s. Dieses Minimum hängt u. a. von der Sorte, dem Standort und der Belastung der Pflanzen ab und kann je nach Stadium und Belastung etwas höher sein. Die Steuerung erfolgte über die Stromtarife, wobei die höchsten Lichtintensitäten an den Wochenenden und in der Nacht eingesetzt wurden. Dies bedeutete, dass zu diesen Zeiten auch die höchsten Gewächshaustemperaturen erreicht wurden. Darin unterscheidet es sich von der heutigen Anbaumethode. In der Praxis wird häufig eine Temperaturspitze am Nachmittag angestrebt. Im Pilotversuch ist die Belichtungssteuerung etwas extremer als in der Praxis üblich, um den Bereich der dynamischen Beleuchtung Schritt für Schritt zu definieren.

Wie weit kann man gehen?

Im Laufe des Anbaus konnte man Unterschiede bei den Ernteergebnissen feststellen. Je nachdem, wie streng die Belichtung gesteuert wurde, waren die Energiekosten um bis zu 8% niedriger, während die Ernte sowohl in Bezug auf die Produktion als auch auf die Qualität ähnlich ausfiel. Da die Pflanzen zu günstigeren Tageszeiten belichtet wurden, ist der Durchschnittspreis pro kWh niedriger, und die Leuchten werden auch beim Dimmen effizienter. Dadurch sinkt der Gesamtenergieverbrauch. Man hat keinen Unterschied in der photosynthetischen Aktivität festgestellt, was zu dem Schluss führt, dass das Wachstumspotenzial gleich ist. Außerdem fiel auf, dass das generative Wachstum der Pflanzen in dem dynamisch gesteuerten Fach etwas leichter zu steuern war, so dass diese Pflanzen ein etwas besseres Gleichgewicht aufwiesen. Dies führte jedoch nicht zu einem Unterschied in der Produktion. Man hat auch festgestellt, dass die Verdunstung in dem dynamisch belichteten Abteil etwas höher war, was aber keine Qualitätsunterschiede zur Folge hatte. Schließlich konnte man feststellen, dass sich das Fruchtgewicht während des Anbaus zwischen den beiden Abteilen unterschied, obwohl die Produktion gleich blieb. Offenbar wird die Assimilatbilanz durch den Belichtungsplan beeinflusst.