Was ist eine Pflanzenlampe für den Innenanbau?

Eines der Hauptprobleme des Pflanzenanbaus im Innenraum oder in der Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung (CEA) mit begrenzter Lichtverfügbarkeit ist die richtige Wahl der Lichtquelle.

Hochdrucklampen (HID) werden seit mehr als einem halben Jahrhundert im Gartenbau eingesetzt. Obwohl die jüngere Technologie der Leuchtdioden (LED) effizienter ist, haben die HID-Lampen in all diesen Jahren einen weiten Weg zurückgelegt. HID-Lampen, vor allem HPS-Lampen, sind im technischen Gartenbau nach wie vor die am weitesten verbreiteten, auch wenn die großen Vorteile einer höheren Energieeffizienz und eines maßgeschneiderten Lichtspektrums die LED-Technologie zur besten Option für Anbauer machen.

Heute nutzen fortschrittliche Systeme für den Gartenbau im Innenraum die LED-Technologie, um das Pflanzenwachstum zu verbessern, die Produktivität der Pflanze zu steigern und die bestmögliche Ausbildung der ernährungsphysiologischen Qualität zu begünstigen. In geschlossenen Umgebungen wie Indoor-Anbaumodulen stellt das Beleuchtungssystem die einzige Lichtquelle dar, und seine Eigenschaften sind entscheidend, um die beste Lichtleistung für die Pflanze und die effizienteste Lösung zu erzielen. LED-Lichtmodule sind effizienter als die traditionell im Gartenbau eingesetzten Lichtquellen und erlauben die Modulation von Lichtspektrum und Intensität, um die Lichtnutzungseffizienz der Pflanzen zu erhöhen.

Die Bedeutung guter Beleuchtung für den Innenanbau

Photonen sind zugleich Energiequelle für das Pflanzenwachstum und Signal für die Entwicklung. Durch die Photosynthese wandeln Pflanzen die Energie der Photonen in chemische Energie um, die das Leben auf der Erde antreibt. Um ihr Überleben zu maximieren, müssen Pflanzen Wege finden, Photonen effizient einzufangen. Das Licht spielt eine sehr wichtige Rolle, da es die chemische Reaktion der Photosynthese auslöst. Je höher die Lichtintensität, desto mehr Nährstoffe und Kohlendioxid aus der Luft benötigt die Pflanze.

Um den maximalen Ertrag aus einer Kultur zu erzielen, sind eine angemessene Beleuchtung sowie eine angemessene Kontrolle der übrigen Kulturvariablen erforderlich. Ein richtig ausgelegtes System künstlicher Beleuchtung und ein guter Lichtplan verleihen der Produktion großen Mehrwert und erlauben es, die gewählte Kultur das ganze Jahr über anzubauen.

Eine geeignete Gartenbaubeleuchtung erfordert die Berücksichtigung von drei wichtigen Aspekten:

• Intensität

Die Lichtintensität bezeichnet die Menge der Photonen, die auf das Blätterdach der Kultur fallen. Je nach Kulturart müssen die Pflanzenlampen die richtige Lichtintensität abgeben, um den Bedürfnissen der Pflanze und der Anbaufläche gerecht zu werden. Die Anforderungen können sich zwischen Kulturen erheblich unterscheiden, sogar zwischen Sorten derselben Art. Die aus einer bestimmten Lichtintensität im Laufe eines Tages gewonnene Summe der Photonen wird DLI (Daily Light Integral) genannt.

• Photoperiode

Die Photoperiode oder Taglänge ist die Anzahl aufeinanderfolgender Lichtstunden innerhalb von 24 Stunden. Die Anzahl der Dunkelstunden – nicht die Photoperiode selbst – beeinflusst die photoperiodischen Reaktionen der Pflanze. Bei lichtabhängigen Pflanzen werden je nach Anzahl der Lichtstunden mit angemessener Intensität die Phasen der Kultur von der Wachstums- bis zur Blütephase gesteuert und geführt.

• Spektrum

Licht ist eine Form elektromagnetischer Strahlung, eine Energieart, die sich in Wellen ausbreitet. Zusammen bilden alle Arten elektromagnetischer Strahlung das elektromagnetische Spektrum. Das Licht eines bestimmten Ausschnitts des Spektrums, das von Pflanzenlampen abgegeben wird, kann unterschiedlich sein und zeigt je nach Art der abgegebenen elektromagnetischen Strahlung verschiedene Farben. Die Farben des Lichtspektrums wirken sich auf die Morphologie und die chemischen Verbindungen der Kulturen aus, etwa auf die Sekundärmetabolite, die für die organoleptischen Eigenschaften der Kultur und damit des Endprodukts nach der Ernte wichtig sind. Die Wahl eines geeigneten Lichtspektrums für die verschiedenen Phasen der Pflanze begünstigt die Produktion und die Qualität des Endprodukts.

Wie beleuchten wir unseren Anbauraum?

Die Verteilung der Beleuchtungstechnik in den Anbauräumen ist ein kritischer Punkt, um den maximalen Ernteertrag zu erzielen. Diese Anbauräume müssen homogen ausgeleuchtet werden, um ein gleichmäßiges Wachstum zu erreichen und zu vermeiden, dass einige Pflanzen mehr Licht erhalten als andere. Anbauer müssen ihre Anlage analysieren und berücksichtigen, dass die Homogenität umso größer und die Intensität umso geringer ist, je höher die Beleuchtungstechnik hängt. Bringen wir die Lampen dagegen sehr nahe an die Pflanzen, erhalten wir eine hohe Intensität, aber es wird weniger Homogenität geben, sodass die Pflanzen nicht dieselbe Intensität gleichmäßig erhalten und ein ungleichmäßiges Wachstum in der Anbaufläche entsteht.

Wie viel Licht braucht Ihr Anbauraum?

Es ist wichtig zu beachten, dass in der Agronomie die auf die Pflanzen treffende Lichtintensität, die photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD), in Mikromol pro Sekunde und Quadratmeter µmol/s/m² gemessen wird.

Der Wert der PPFD gibt die Menge an µmol an, die eine Fläche von 1 Quadratmeter pro Sekunde empfängt.

Die erforderliche Intensität ist je nach Bedarf der Kultur unterschiedlich.

• Tomate: 150 - 360 µmol/s/m²
• Gurke: 115 - 355 µmol/s/m²
• Paprika: 115 - 325 µmol/s/m²
• Rosen: 165 - 355 µmol/s/m²
• Chrysantheme: 100 - 225 µmol/s/m²
• Erdbeere: 65 - 145 µmol/s/m²
• Medizinisches Cannabis in der Wachstumsphase: 275 - 575 µmol/s/m²
• Medizinisches Cannabis in der Blütephase: 600 - 1000 µmol/s/m²

Die Anzahl der für jede Kultur benötigten Pflanzenlampen hängt von der Fläche und der Art der eingesetzten Pflanzenlampe sowie vom angestrebten Ernteertrag ab.

Licht während Wachstum und Blüte im Innenanbau

Der vegetative Prozess oder das Wachstum bei Pflanzen mit kurzer Photoperiode findet statt, wenn die Pflanze mehr Lichtstunden pro Tag erhält als während der Blüte. Da die Stundenzahl größer ist, kann die Lichtintensität geringer sein; deshalb erlaubt die im Anbau eingesetzte Beleuchtungstechnik, die Intensität zu regeln, sodass sie an die Phasen der Pflanze angepasst werden kann. Der Blüh- oder Fruchtbildungsprozess bei Pflanzen mit kurzer Photoperiode findet statt, wenn die Anzahl der Lichtstunden geringer ist als während der Wachstumsphase. Der Photosyntheseprozess ist anspruchsvoller und die Anzahl der Lichtstunden geringer. Daher sind die Intensitätsanforderungen in dieser Phase höher.

Arten von HID-Lampen für den Innenanbau

HID-Lampen lassen sich nach ihrer Technologie oder nach ihrem Anschluss einteilen.

Lampentechnologie:

• HPS. Natriumhochdruck. Sie sind die am weitesten verbreiteten und bieten eine höhere Intensität bei geringerem Energieverbrauch, sie sind effizienter. Sie fördern die Blühprozesse aufgrund ihres höheren Rotanteils.
• MH. Halogenmetalldampf. Sie sind weniger energieeffizient. Sie werden bei der Samenkeimung und in Wachstumsprozessen eingesetzt, da sie einen höheren Blauanteil liefern.
• CMH. Keramik-Halogenmetalldampf. Dies ist die jüngste Technologie, und obwohl sie die Energieeffizienz von HPS nicht erreicht, verfügt sie über ein ausgewogenes Spektrum zwischen Blau und Rot und eignet sich für Kulturen über den gesamten Zyklus.

Lampenanschlüsse:

• DE. Double Ended. Dies sind zweiseitig gesockelte Lampen, die die Fassung K12X30s verwenden. Üblicherweise für 1000-W-Lampen eingesetzt, die in Leuchten installiert werden.

• E40. Dies sind Lampen mit Schraubsockel. Typischerweise für 600-W-Lampen verwendet.

• PGZX18. Üblicherweise in 315-W-CMH-Lampen eingesetzt.

Wie wählt man die beste Beleuchtung für eine Kultur

Nicht alle Anbauer haben dieselbe Kulturführung, und nicht alle haben dieselben Anforderungen. Das bestimmt die Höhe der wirtschaftlichen Investition, die jedem Projekt zugewiesen wird. Glücklicherweise gibt es mehrere technologische Lösungen mit unterschiedlichem Investitionsniveau. Es stehen also mehrere Optionen zur Auswahl. Allgemein gesprochen bedeutet die richtige Wahl der besten Beleuchtung, Geräte mit hoher elektrischer Effizienz (µmol/J) zu wählen, sowohl energetisch als auch hinsichtlich der Produktkonstruktion. Die elektrische Effizienz ist ein Maß für die von einer Pflanzenlampe abgegebene Lichtintensität im Verhältnis zum Energieverbrauch, der zu ihrer Abgabe nötig ist. Heute erreichen die besten Vollspektrum-LED-Pflanzenlampen etwa 2,7 µmol/J. Im Bereich der HID-Technologie sind 1000-W-Leuchten und Double-Ended-Lampen die beste Alternative, da sie all diese Eigenschaften mit einem moderaten Investitionsniveau verbinden, auch wenn die besten Lampen nur 2,1 µmol/J erreichen (nur die Lampe, ohne das Gerät, was bedeutet, dass die reale Effizienz noch geringer wäre).

Die besten Lampen für den Innenanbau hängen von der Fläche, der Pflanze und dem Ernteziel ab. In kleinen Anbauflächen und bei geringen Produktionsanforderungen ist CMH geeigneter als HPS, obwohl es weniger energieeffizient ist. Dennoch bietet CMH ein besseres Lichtspektrum, das hilft, eine höhere Qualität zu erzielen. In großen Anbauflächen, in denen Produktivität und Energieverbrauch die wichtigsten Parameter sind, ist die Wahl von Beleuchtungssystemen mit hocheffizienten Geräten die richtige Lösung.

In den letzten Jahren haben LED-Beleuchtungsgeräte bessere Ergebnisse bei geringerem Energieverbrauch als HID erreicht, benötigen jedoch eine höhere Anfangsinvestition. Dennoch sind die Einsparungen beim Energieverbrauch mit LED wirklich bedeutend und langfristig für den ROI (Return of Investment) interessant zu berücksichtigen.

Tipps und Regeln für die Platzierung der Leuchten in unseren Kulturen

• Berücksichtigen Sie die maximale Leistung Ihres Stromanschlusses. Fragen Sie bei Bedarf Ihren Versorger um Rat.
• Planen Sie Ihre Anbaufläche richtig, ohne übermäßige Abstände zwischen den Pflanzen; einen leeren Gang zu beleuchten kostet Geld.
• Installieren Sie die Lampen je nach ihren Aufhängepunkten, der Fläche und der Kulturart in der richtigen Höhe.
• Wählen Sie die richtige Leistung und Geräteart, um die Effizienz der Pflanzenlampe zu optimieren.
• Wählen Sie stets die energieeffizientesten Beleuchtungssysteme.