שכבות של נצילות בתאורה חקלאית

03/2020

חממות ומתקני גידול פנים (INDOOR) שעושים שימוש בטכנולוגיות ושיטות חקלאות מדייקת לייצור מזון וקנאביס הם צרכני אנרגיה כבדים.

בקליפורניה לדוגמא, צריכת החשמל של מתקני גידול הקנאביס בלבד מהווה כ-3% מצריכת החשמל הכוללת של המדינה. בדנבר קולורדו זה מתקרב ל-4%.

בארה"ב כולה, נכון לחודש מאי 2019, ההערכות הן שצריכת החשמל של מתקני גידול קנאביס במדינה מגיעה עד ל-6 מיליארד דולר בשנה, שזה שווה ערך לכ-1.7 מיליון בתים או כ-3 מיליון כלי רכב.
בהשוואת צריכת אנרגיה, מתקן גידול קנאביס אמריקאי ממוצע צורך אנרגיה למ"ר פי 10 יותר ממשרד טיפוסי.

למגדל ובעל חווה האנרגיה היא נקודה רגישה שכדאי לבחון לעומק ולחפש את הדרכים להוציא ממנה את המקסימום.

במתקן גידול שנעזר בתאורה פוטוסינתטית מלאכותית, מערכות התאורה האגרונומית והטיפול באוויר הן שתי צרכניות האנרגיה הגדולות ביותר.

כדי למצות את היכולות של מערכת התאורה האגרונומית יש לבחון את הנצילות ולוודא שעל כל יחידת חשמל שמושקעת במערכת אנחנו מצליחים לייצר מקסימום ביומסה במינימום הוצאות.

נצילות היא עניין שמופיע בהרבה שלבים ומקומות בפרויקטים שלנו. אני קורא לזה שכבות של נצילות. שווה להסתכל עליהן במתקן שלכם ולבחון אם יש בהן מקום לשיפור.

נצילות תכנונית:

תכנון תאורה שווה אנרגיה. הסיכוי גבוה יותר שתוציאו את המקסימום ממערך תאורה שייפרס מתוך חשיבה מקדימה, ותוכנית מוקפדת, חכמה ומכוונת נצילות. 

בשלבי תכנון מתקן, מומלץ לייצר תוכנית תאורה שתבחן את מערכת התאורה על ידי הדמיית החלל המואר ובחינת המיקומים, ההספקים וזוויות ההארה. 

תכנון תאורה נכון יביא לפריסה אופטימאלית של גופי התאורה בצריכת חשמל מינימאלית של מערך התאורה וקבלת אפקט ההארה הרצוי. 

 

 
 
נצילות פוטומטרית:

בפוטומטריה אני מתכוון לאלומת האור שיוצאת מגוף התאורה

אחד היתרונות של טכנולוגיית ה-LED היא היכולת לעצב את אלומת האור. הפיזיקה אומרת שככל שמקור האור קטן יותר קל יותר להשפיע על אלומת האור שלו. עדשות שמותקנות על ה-LED עושות את זה בצורה מעולה, אבל חשוב לזכור שתוספת עדשה מורידה נצילות ולשים לב לחומרים ואיכות. גם לעדשה עצמה יש מקדם נצילות אורית שמומלץ לקחת בחשבון.

בעניין הזה תאורה לחממות ואפילו למתקני INDOOR עם מערכי מידוף סטנדרטיים, שונה מאוד מתאורה אדריכלית, גם בכך שהשטח שיש להאיר מגיע במספר יחסית מצומצם של מידות קבועות, ברוב המקרים. חממה תהיה לרוב מלבן ברוחב של 6.4 מ', 8 מ' או 9.6 מ' ובגובה מרזב של 3 מ', 4 מ' או 5 מ'. המספרים האלה מכסים חלק גדול מהמצבים שמתכנן תאורה אגרונומית יתקל בהם וזה מאפשר ליצרני עדשות לתאורת LED לעצב עדשות שיוציאו אלומות האור שיתנו כיסוי אחיד ומדויק לשטחים הטיפוסיים אותם נרצה להאיר. על ידי שילוב של מספר יחסית מצומצם של עדשות נוכל לייצר את אפקט התאורה האופטימאלי ולצמצם את הפערים בשוליים.

אם בנקודה הקודמת דיברנו על היתרון שתכנון ייתן בנצילות, כאן המסר הוא שפוטומטריה ב-LED על ידי עדשות היא כלי מדויק שניתן לייצר - גופי תאורה שיודעים להאיר חללים טיפוסיים בצורה יעילה.


נצילות ספקטראלית:

עקומות ספיגת האור של הכלורופילים מוכרות ומהוות מרכיב משמעותי בשיקולים לעיצוב ספקטרום תאורה אגרונומית אצל היצרנים המובילים.

יש מתח בין האגרונומיה למסחריות בעיצוב ספקטרום. אורך הגל של ה-LED משפיע על מחיר הרכיב וכך גם על ה-PPF שהוא ייתן על כל $ שנשקיע. אבל הצמח יעדיף לראות אורכי גל של אור ביחס מסויים לשאר הספקטרום, מה שלמעשה אומר שזה לא יעזור לצמחים שאורכי הגל ספציפיים יהיו דומיננטיים בספקטרום ויעלו את ה-PPF או יוזילו את המוצר, לצמח אין מה לעשות עם כל זה. וכך אחת הדילמות שעומדות לפני מתכן גוף תאורה היא בין הנתון שיוכל לכתוב במפרט הטכני שלו (שיווק על בסיס תיאורטי) לבין התגובה של הצמח ומדד ה-PPF/W/g  שיצא ללקוחות שלו בסוף מחזור הגידול (שיווק על בסיס תוצאות). 

יותר PPF במפרט הטכני מראה על נצילות אורית גבוהה יותר ומאפשר לגבות יותר כסף על גוף התאורה. עם זאת ה-PPF/W/g הוא פרמטר קשה לבחינה ותכנון, מכיוון שהתוצאה הסופית מושפעת מעוד הרבה גורמים בפרוטוקול הגידול מעבר לספקטרום. 

בעיניי זה אחד התחומים בהם הידע עדיין מבוזר, אין אמות מידה גלובליות מקובלות וזה משאיר פרצה גדולה בפרמטר משמעותי שעדיין קשה לבחון אם אין לבוחן הרבה מאוד ניסיון ואמצעי מדידה.

נצילות אורית:

µmul/J או µmul/W.

כמה יחידות אור אני מקבל על כל יחידת אנרגיה/חשמל שהשקעתי.

זה פרמטר שלא קשה להבין, הוא אמור להופיע במפרטים הטכניים שאתם מקבלים והוא שווה ערמות של כסף. אפילו אם גוף תאורה יקר יותר כי יש לו נצילות אורית גבוהה יותר זה ברוב המכריע של המקרים משתלם ומחזיר את ההבדל בהשקעה בפרק זמן קצר יחסית. במקרים הממש טובים מוצאים שגם בקניה הבחירה בגופי תאורה יקרים יותר בעלי נצילות אורית גבוהה יותר תהיה המשתלמת. זה מאפשר לרכוש פחות גופי תאורה בהספק זהה למתחרה עם נצילות נמוכה יותר, הבחינה של אלטרנטיבות צריכה להיעשות על בסיס עלות למ"ר או ל-µmul/m2/sec של מערכת התאורה של כל המתקן ולא בהשוואת מחיר יחידה של גוף תאורה.

שלוש נקודות לגבי זה:

  • שימו לב שלא מדובר על הפרמטר של שטף אור (כמה PPF נותן המוצר) אלא על היחס בין צריכת החשמל לשטף האור.
  • גוף תאורה עם נצילות אורית גבוהה יותר, כולל רכיבים איכותיים יותר או עובד בזרמים נמוכים יותר (מאריך את חיי המוצר, דורש יותר LED כדי להגיע לאותו PPF) או גם וגם, ובכל מקרה זה טוב, לרוב הוא יהיה יקר יותר בקניה וזול יותר בהפעלה.
  • שימו לב לנתון הנצילות האורית שנותנים לכם. של מה הוא? של מקור האור (ה-LED) בלבד או של גוף התאורה כולו? שני הפרמטרים רלוונטיים כמדד לאיכות אבל אתם תשלמו חשמל על פי הנתון של כל גוף התאורה.

בסוף כל הדברים האלה יבחנו בתוצאות ופה נשאלת השאלה: על מה אנחנו מסתכלים כדי לבחון ולבחור את המערכת הטובה ביותר עבורנו. בעיני יש להסתכל על זה משני כיוונים:

  

מערכת תאורה היא אחת המערכות היקרות לקניה ותפעול במתקן חקלאות מדייקת, היא גם מרכיב במערכת הגידול בעל השפעה גדולה על תוצאות הגידול.כדי לרכוש מערכת עם נצילות מקסימאלית שמתייחסת לכל 4 שכבות הנצילות שפרטתי אתם צריכים לבחור אנשים שיודעים לעשות את זה.

חפשו דמות להוביל את תחום התאורה שתדע להביא שילוב של ידע בתכנון תאורה, הבנת המערכת הפוטומטרית, השפעות הספקטרום והנצילות של הרכיבים האלקטרוניים. זה שווה הרבה כסף להרבה זמן.


אני אוהב לסיים מאמרים בסיבוך אחרון כדי להשאיר מקום לחשיבה ודיון.

עם התפתחות ה-LED והאפשרויות לעיצוב מדויק של ספקטרומים, תאורה כיום היא יותר מרק מנוע לפוטוסינתזה. תאורה במתקני חקלאות מדייקת לייצור מזון וקנאביס היא כלי גידולי שיודע להשפיע על טעמים, ריחות, מורפולוגיה, הרכב חומרים פעילים, טיפול במזיקים ומחלות ועוד. ברגע שנוסיף את פיצ'רים האלה במערכת התאורה החקלאית שלנו, כדי להשיג אפקטים חשובים נוספים, נשפיע ישירות על נצילות המערכת. זה נחוץ וכדאי אבל אני תמיד מעדיף לעשות את זה מתוך הבנה וחשיבה מעמיקה ומתפתח על כל המשמעויות של בחירה בפתרונות הנכונים למתקן הגידול הספציפי.

התייחסות עמוקה וקפדנית לצריכת אנרגיה ושימור תהליך מתמיד לשיפור הנצילות של מערכת התאורה האגרונומית, ישפיע ישירות על הרווחיות של כל גרם שיצא ממתקן הגידול שלנו, ולא פחות חשוב יצמצם את טביעת הרגל הפחמנית של מתקן הגידול ובסופו של דבר של כל תחום החקלאות המדייקת.

מאחל לנו שנוציא את המקסימום מכל משאב שנשקיע, בעבודה, בחקלאות ובכלל בחיים.


מאמר זה נכתב בשמחה בישיבה תחת תאורת LED ע"י אלעד טובי, מנהל פיתוח עסקי בחברת REMY.
© כל הזכויות שמורות לרמי 108 בע"מ

נהניתם מהקריאה?

  • הדבר הכי טוב שתוכלו לעשות עם זה זה לשתף אנשים נוספים.
  • הדבר השני הכי טוב הוא לכתוב לי ל-[email protected], כי לקבל מכם מיילים עושה לי את היום.
  • רוצים עוד מכל הטוב הזה? הירשמו לניוזלטר שלנו כאן.