Dynamische LED-belichting - optimaal schakelen voor plant, omgeving en efficiëntie

In het eerste artikel uit deze serie behandelden we alle aspecten van 2-, 3-, 4- (of nog meer) kanaals-LED-installaties, een voorwaarde om dynamisch te kunnen belichten. In dit tweede artikel gaan we dieper in op de belangrijke aspecten van dynamisch LED-schakelen, waarbij de focus ligt op het balanceren van omgevingsfactoren, plantfysiologie, energie-efficiëntie en productieoptimalisatie.

Schakelen op omgevingsbehoeften: de balans tussen natuurlijk daglicht en LED

De basis voor efficiënte belichting ligt in het naadloos integreren met het beschikbare natuurlijke daglicht. LED-systemen moeten in staat zijn om te reageren op de real-time buitencondities, met name het spectrum en de intensiteit van het zonlicht. Verschillende lichtkleuren (spectra) hebben specifieke effecten op plantengroei en -ontwikkeling. De ideale benadering is om de aanwezige spectrale componenten van buiten te meten en de LED-belichting hierop aan te passen. Bijvoorbeeld:

– Blauw licht: Zodra een bepaalde drempel van blauwe fotonen (uitgedrukt in mol) door zonlicht wordt bereikt, kan de aanwezige blauwe component in de LED-belichting overdag worden gereduceerd of uitgeschakeld. Dit voorkomt overstimulatie van de plant en onnodig energieverbruik, want blauw is energetisch de minst efficiënte kleur om te maken en wil je dus als eerste uitschakelen wanneer deze niet nodig is. Met een ‘boost’-functie (zoals in het Hortilux NXTLED-armatuur), kun je de vrijgekomen energie bijvoorbeeld richting energie-efficiëntere kleuren zoals rood sturen.

– Groen licht: Bij voldoende instraling van groen licht van buitenaf, kunnen de groene LED’s worden gedimd of uitgeschakeld. Hoewel groen licht minder efficiënt is voor fotosynthese dan rood en blauw, speelt het een rol in diepere bladdoorvoer en plantmorfologie. Daarnaast zorgt het voor een prettig visueel werkklimaat voor medewerkers in de kas. Een slim systeem past dit aan op basis van externe condities. Ook hier is de ‘boost’-functie mogelijk wanneer groen niet nodig is.

– Rood licht: Het principe van aanpassing op basis van beschikbaar daglicht is ook van toepassing op het rode spectrum. Rood licht (golflengtes rond de 660 nm) is de meest efficiënte kleur voor de fotosynthese en is daarmee onmisbaar voor de groei en ontwikkeling van de plant. Met de eerder genoemde ‘boost’-functie haal je het maximale uit je beschikbare energie voor groei. Bovendien is rood licht, samen met verrood licht, cruciaal voor de bloei en vruchtvorming en de regulering van de plantvorm.

– Verrood licht (golflengtes rond de 730 nm) heeft een grote invloed op de plantmorfologie en de timing van de bloei. Planten gebruiken een speciaal pigment, fytochroom, om de verhouding tussen rood en verrood licht in hun omgeving te ‘meten’. Deze verhouding fungeert als een signaal: bij veel rood licht blijft de plant compact, terwijl een overschot aan verrood licht aangeeft dat de plant in de schaduw staat. De plant zal dan langer en slanker worden om meer zonlicht te kunnen vangen. Het slim sturen van verrood licht is essentieel voor het optimaliseren van de plantvorm en het sturen van de bloei.

Idealiter wordt het totale LED-lichtniveau en de intensiteit dus aangepast aan het beschikbare natuurlijke zonlicht. Wanneer de zon dominant is, worden overbodige kleuren afgeschakeld (omdat die al voldoende aanwezig zijn in het natuurlijke licht). Op die momenten kun je bijvoorbeeld alleen met extra rood belichten voor meer groei.  Wanneer de LED-belichting dominant is, worden de kleuren waar een ‘tekort’ aan is in het natuurlijke zonlicht juist extra geboost.

Naast het spectrum is de totale lichtintensiteit (uitgedrukt in Photosynthetic Photon Flux Density – PPFD) cruciaal. LED-systemen moeten de intensiteit van buiten meten en de eigen output dynamisch aanpassen om een optimale, constante lichtdosis en perfecte klimatologische omstandigheden voor de plant te garanderen, zonder overbodige belichting bij hoge zonnestraling.

Schakelen op behoeften van de plant: fotosynthese en fysiologie als leidraad

De plant zelf is de ultieme indicator voor optimale belichting. Door real-time informatie vanuit de plant te monitoren, kan de LED-belichting worden afgestemd op de fysiologische status ervan. Dit resulteert in een efficiënter gebruik van lichtenergie en gezondere groei.

– Verdamping en waterhuishouding: Een plant die laag in zijn verdamping zit, kan stress ervaren, bijvoorbeeld door een tekort aan water of een te hoge luchtvochtigheid. In dergelijke situaties is het contraproductief om de lichtintensiteit hoog te houden, aangezien dit de stress verder kan verhogen. Dynamische LED-systemen kunnen de lichtintensiteit dimmen wanneer een plant onvoldoende verdampt, waardoor de wateropname en -transportsystemen van de plant worden ontlast.

– Fotosynthese-optimalisatie: De fotosynthesesnelheid van een plant is direct gerelateerd aan licht, maar wordt ook beïnvloed door temperatuur en CO2-concentratie. Een geavanceerd systeem integreert deze parameters:

• Integratie met klimaatcomputers: Door data van temperatuur- en CO2-sensoren te koppelen aan de LED-aansturing, kan het systeem de lichtintensiteit en het spectrum optimaliseren voor maximale fotosynthese-efficiëntie. Bijvoorbeeld, bij optimale temperatuur en CO₂ kan de lichtintensiteit worden verhoogd, terwijl deze bij suboptimale condities kan worden verlaagd waardoor energie wordt bespaard en de plant niet verder wordt geschaad.
• Fotosynthese-modellen: Gebruikmakend van geavanceerde fotosynthese-modellen kan het systeem voorspellen wat de optimale lichtstrategie is op basis van de actuele omstandigheden en de specifieke gewasbehoeften.

– Leaf Area Index (LAI) en saturatiepunt: De LAI (bladoppervlakte-index) geeft inzicht in de hoeveelheid bladmassa die beschikbaar is voor fotosynthese. Naarmate een gewas groeit en de LAI toeneemt, neemt ook de behoefte aan fotonen toe, tot een bepaald verzadigingspunt. Slimme LED-systemen in combinatie met uw klimaatcomputer en sensoren kunnen:

• De LAI schatten of meten.
• De intensiteit (PPFD) geleidelijk verhogen naarmate de LAI toeneemt, tot het punt waarop de plant verzadigd is en extra licht geen of nauwelijks meerwaarde heeft voor de fotosynthese. Dit voorkomt verspilling van energie.

Schakelen op energiemarkt: kosten- en efficiëntieoptimalisatie

Energie is een van de grootste kostenposten in de glastuinbouw. Dynamische LED-belichting biedt de mogelijkheid om energieverbruik te optimaliseren op basis van actuele energieprijzen en beschikbaarheid.

– Dynamische Kostenoptimalisatie op basis van Energieprijzen: Door slimme LED-systemen te koppelen aan real-time energieprijzen (spotmarktprijzen), kan de belichting dynamisch worden aangepast. Het systeem intensiveert de belichting tijdens daluren of momenten met lage energieprijzen (zoals bij Flexibele Capaciteitscontracten – AFFR), terwijl het dimt of uitschakelt tijdens piekuren met hoge prijzen. Deze flexibiliteit in aan- en afschakelen is essentieel om de energiekosten te minimaliseren zonder concessies aan de plantgroei.Snel kunnen aan- of afschakelen (binnen enkele seconden, zoals mogelijk is bij Hortilux NXTLED) is hierbij essentieel.

– Batterijcombinatie: Door LED-systemen te combineren met energieopslagsystemen (batterijen), kan duurzame energie (bijvoorbeeld zonne-energie) of tegen daltarief ingekochte stroom worden opgeslagen. Deze opgeslagen energie kan worden ingezet wanneer de energieprijzen hoog zijn of de externe stroomtoevoer beperkt is. Dit vergroot de onafhankelijkheid en de efficiëntie van het energiesysteem aanzienlijk.

Hierbij biedt een 4-kanaals LED-systeem extra mogelijkheden. In plaats van alle lichtkanalen tegelijkertijd te gebruiken, kan de teler de belichting aanpassen aan de specifieke behoeften van het gewas of de klimatologische omstandigheden. Zo kan er, afhankelijk van de situatie, voor gekozen worden om alleen de rode LED’s te laten branden, die het meest energie-efficiënt zijn voor fotosynthese. Dit stelt de teler in staat om de beschikbare opgeslagen energie optimaal te benutten en zo nog meer te besparen op de energiekosten.

Schakelen op productiebehoeften: marktgestuurde teelt

Naast fysiologische en energietechnische aspecten, kan de belichtingsstrategie ook worden afgestemd op commerciële overwegingen, met name de marktprijzen van het te telen product.

Piekproductie bij hoge prijzen: Als bekend is dat de productprijzen op bepaalde momenten hoog zijn (bijvoorbeeld voor feestdagen of specifieke seizoenen), kan de LED-belichting tijdelijk worden geïntensiveerd om de groei te versnellen en de oogst te vervroegen, zodat de producten op het meest lucratieve moment op de markt komen. Dit vereist een nauwe samenwerking tussen het belichtingssysteem en marktinformatie.

Maar de vraag is: welke keuzes maakt u nu u deze mogelijkheid heeft? Dynamische belichting stelt u in staat om uw strategie fundamenteel te veranderen. Kiest u ervoor om de groei te maximaliseren met als doel meer grammen per vierkante meter te realiseren, of richt u zich juist op de kwaliteit door de plant te sturen naar een hogere brix, betere kleur of langere houdbaarheid?

De inzet van uw dynamische belichting wordt hierdoor een strategisch instrument. U kunt de lichtrecepten finetunen op basis van de marktvraag en de gewenste opbrengst. U bent niet langer afhankelijk van de vaste teeltperiode en spectrum, maar u kunt uw productie afstemmen op een voor u optimale strategie of vraag vanuit de markt.

Een gezonde werkomgeving: schakelen op mens en biologie

Een dynamisch LED-systeem houdt niet alleen rekening met de plant en efficiëntie, maar ook met de behoeften van de directe omgeving, waaronder werknemers en biologische bestrijders.

– Hommels en biologische bestrijding: Bepaalde lichtspectra kunnen het gedrag van hommels en biologische bestrijders beïnvloeden. Te veel blauw licht kan bijvoorbeeld desoriënterend werken. Het systeem kan het spectrum aanpassen om een optimale omgeving voor de insecten te creëren, zonder de plantengroei te belemmeren. Dit kan betekenen dat tijdens specifieke periodes bepaalde spectrale componenten worden gereduceerd.

– Menselijk welzijn en visuele inspectie: Voor mensen die in de kas werken, is een prettige en veilige lichtomgeving essentieel. Monotoon paars licht, dat alleen uit rood en blauw bestaat, kan leiden tot vermoeidheid en ongemak. De toevoeging van groen licht maakt het spectrum ‘wit’, wat veel natuurlijker aanvoelt. Dit is niet alleen prettig voor de medewerkers, maar ook cruciaal voor visuele inspecties van de gewassen. U kunt de kwaliteit en de gezondheid van de planten immers veel beter beoordelen bij een natuurlijk ogende belichting.

Met een 4-kanaals systeem met dim-functie kunt u dit bovendien gezoneerd realiseren. U past de kleurtemperatuur en intensiteit aan op de plekken waar uw medewerkers aan het werk zijn. Zo creëert u een comfortabele en veilige werkplek, terwijl in de rest van de kas de belichting is ingesteld op maximale groei en energiebesparing. U kunt ook met alleen groen aan zelfs uitsluitend werkverlichting creëren op plekken in de kas waar op dat moment geoogst wordt en geen groeilicht nodig is. Dit betekent dat u in plaats van bijvoorbeeld 1000W, slechts 150W per armatuur verbruikt op die locaties.

Conclusie

De transitie naar dynamische LED-belichting in de glastuinbouw vertegenwoordigt een significante stap voorwaarts in duurzaamheid en efficiëntie. Door intelligent te schakelen op basis van omgevingscondities, plantfysiologie, energieprijzen, productiebehoeften en het welzijn van mens en plant, kunnen telers niet alleen hun opbrengst en kwaliteit verbeteren, maar ook hun operationele kosten aanzienlijk verlagen en hun ecologische voetafdruk minimaliseren. De toekomst van de glastuinbouw ligt in dergelijke adaptieve, datagestuurde systemen die de kracht van technologie benutten voor de balans tussen natuurlijk daglicht en LED.

Bent u klaar om de volgende stap te zetten in het optimaliseren van uw teelt met dynamische LED-belichting?

Wij begrijpen dat de implementatie van LED-installaties steeds complexer wordt. Neem contact met ons op voor een persoonlijk adviesgesprek over de optimale LED-oplossing voor uw teelt.