Agroday.ru : СТАТЬИ

Новый световой формат

Современные тепличные комплексы — технически сложные предприятия, на которых используются передовые агротехнологии и инженерные решения. Эта сфера АПК является одной из самых энергоемких с точки зрения удельных электрических показателей и наиболее энергоэффективной за счет активного использования искусственного освещения. Поэтому вопросы сбережения энергии, в том числе с помощь качественного освещения, важны и актуальны для каждого тепличного комплекса.

ОТСТАТЬ ОТ ВРЕМЕНИ

В себестоимости агрокультур затраты на энергию достигают 65 процентов, поэтому оптимизация даже части этих расходов помогла бы существенно поднять рентабельность тепличного бизнеса. Одно из эффективных решений этой проблемы — применение современных энергосберегающих технологий. Сегодня в российских теплицах для освещения растений используются преимущественно светильники с натриевыми лампами.

Подобные источники света имеют высокую световую отдачу — до 150 лм/Вт, продолжительный срок службы — до 20 тыс. часов, а также увеличенную долю излучения в желто-красной области спектра. Однако в этой части спектр натриевых ламп весьма ограничен, и они не могут обеспечить достаточных результатов как в росте растений, так и в энергосбережении на агропромышленном предприятии. Несмотря на высокую общую светоотдачу этих светильников и хороший эффект в выращивании культур при увеличении мощности, интенсивность света на удельных значениях, не являясь базовой для растений, теряется и даже может им вредить.

Если учитывать качество электрической энергии, поставляемой в местные электросети, откуда снабжаются и теплицы, натриевые лампы имеют весьма ограниченный спектр применения. При увеличении сетевого напряжения относительно номинального значения мощность и световой поток этого вида светильников возрастают более чем линейно, а при снижении его относительно номинала наблюдается уменьшение этих двух параметров. Например, при ослаблении напряжения сети на разрешенные 10 процентов, например, до 200 В, световой поток лампы понизится на 20–22 процента по сравнению с его величиной при номинальном значении сетевого показателя. Напротив, при напряжении, превышающем номинал на 10 процентов, поток света увеличится на 23–24 процента, а потребляемая мощность возрастет на 27–28 процентов.

УДАЧНОЕ СОЧЕТАНИЕ

Более современное решение для тепличных комплексов — светодиодные источники, которые работают даже в нестабильных сетях, не снижая свои ключевые показатели. Они сочетают в себе преимущества как люминесцентных, так и натриевых ламп, поскольку характер излучения светодиода во многом определяется составом люминофора, а светоотдача у современных моделей достигает 130–150 лм/Вт. В светильник можно заложить светодиоды с различным спектром, что обеспечит необходимый спектральный состав общего светового потока и сохранит высокую светоотдачу. Такая избирательная досветка растения уменьшает затраты на электроэнергию и повышает эффективность воздействия света на растение.

Еще одно важное преимущество светодиодного освещения — возможность регулировать как интенсивность общего светового потока, так и изменения спектрального состава за счет регулировки первого в различных цветовых диапазонах.

Это направление работы — важный шаг в применении светодиодных светильников для повышения энергоэффективности освещения и увеличения товарного производства в теплице. Для любого руководителя тепличного комплекса приятным дополнением станет низкая стоимость владения подобными осветительными приборами — их световая отдача значительно больше, чем у аграрного оборудования с натриевыми лампами. При этом срок службы светодиодных светильников, собранных из качественных комплектующих, превышает аналогичный параметр у ламп высокого давления и может достигать 50 тыс. часов.

ЛИНИИ СВЕТА

Наиболее существенный критерий выбора светодиодных источников света — их доступность в различных цветах, что важно для роста и развития культур. Можно подобрать комбинацию светодиодов, наиболее полно соответствующую всем потребностям растений. При этом коэффициент использования световой энергии у этих светильников может приближаться к единице, в то время как у традиционных газоразрядных ламп этот показатель не превышает 0,35. Эффективность источника света можно оценить по количеству люменов излучаемого светового потока, приходящихся на один ватт потребляемой им мощности. Учитывая тот факт, что не все длины волн клетки растений воспринимают одинаково, разные диапазоны излучения влияют на протекание процессов фотосинтеза различным образом.

Поэтому использование светильников одной и той же мощности, но неодинаковых по спектральному составу, приводит к диаметрально противоположным результатам. Сельхозпроизводителям следует также помнить, что не все светодиодные светильники имеют одинаковую эффективность. Фотоны разных волн имеют разную энергоемкость. Зная это, а также руководствуясь кривой фотосинтеза, можно сделать определенные выводы — важно не количество микромолей на поверхности, а то, из какого спектра оно складывается. Чем ближе световая кривая лампы к спектральной кривой фотосинтеза, тем выше ее КПД.

ИДЕЙНОЕ ВОПЛОЩЕНИЕ

После проведения ряда исследований одна из российских компаний совместно с Институтом биофизики СО РАН разработали новый растениеводческий светодиодный облучатель, специально созданный для использования в агропромышленном комплексе. Он отличается спектром, который наилучшим образом соответствует кривой фотосинтеза. В основу разработки легла идея об увеличении веса растений салата и корректировка его морфологических характеристик с помощью светового оборудования. Эксперименты проводили в Институте биофизики СО РАН, где имеются специальные герметичные камеры. В них были смоделированы все условия тепличного выращивания салата по всем параметрам, включая пространственные характеристики, систему полива, температурный режим, влажность, концентрацию углекислого газа, световое размещение.

В этих условиях была выполнена серия фотобиологических исследований по подбору спектральных и энергетических характеристик новой разработки для выращивания растений салата с заданными физиологическими нормами. По результатам этих опытов были сформулированы требования к необходимым параметрам светодиодных облучателей. На их основании создали экспериментальную партию оборудования, которое прошло успешные исследования в научном учреждении и позволило получить растения салата с заданными характеристиками. В дальнейшем новые светодиодные облучатели были испытаны в производственных тепличных условиях и подтвердили свою фотобиологическую эффективность. При досвечивании новыми светильниками салат получался более плотным и жестким, чем при использовании натриевых ламп. Также благодаря светодиодам удалось значительно уменьшить расход электроэнергии, поскольку вместо 600- и 800-ваттных натриевых ламп использовались cветильники мощностью 230 Вт. Сейчас новую разработку планируется использовать в одной из теплиц Московской области для выращивания салата в зимний период.