Che cos’è l’illuminazione per orticoltura e come viene utilizzata?
L’illuminazione per orticoltura viene utilizzata per favorire, aumentare e consentire la crescita delle piante mediante l’illuminazione con luce artificiale. La luce a LED rappresenta un metodo molto efficace e una nuova soluzione per questo tipo di applicazione!
Illuminazione integrativa
Per il supporto della luce naturale diurna e l’incremento dei livelli di luce necessari per migliorare la fotosintesi e quindi la crescita e la qualità delle piante in serra.
Regolazione del fotoperiodo
Controllo dell’orologio interno della pianta. Può essere utilizzato alla fine di ogni ciclo di luce per innescare la fioritura nelle piante a giorno breve.
Coltivazione in assenza di luce diurna naturale
Per la sostituzione integrale della luce del giorno con luce artificiale per il massimo controllo climatico.
Introduzione
I numeri sono impressionanti. Dal 2016 il mercato dei LED per l’orticoltura industriale e domestica sta crescendo a tassi elevati. I motivi di questo exploit sono facilmente comprensibili se si pensa ai vantaggi offerti da una tecnica di coltivazione efficace, flessibile e molto vantaggiosa per quanto riguarda l’uso dello spazio. Grandi paesi stanno investendo nella creazione di enormi serre a sviluppo verticale, che permettono un migliore sfruttamento delle aree e soprattutto superano gli ostacoli di un clima non sempre favorevole alla crescita di frutta e verdura.
MARKET TREND
Fonte: Strategies Unlimited
Aumento della produzione
Possibilità di creare spettri su misura in base al tipo di coltura, esigenze e stadi di crescita della pianta.
Diminuzione dei rischi
Possibilità di prevenire/trattare/sopprimere funghi, batteri e microbi con particolari lunghezze d’onda.
FlessibilitÃ
Possibilità di gestione della dimmerazione, gestione dello spettro, timing, simulazione notte, alba/tramonto.
VANTAGGI PRINCIPALI
Riduzione spazi/consumo di suolo
La capacità di dissipazione del calore degli apparecchi a LED permette il loro posizionamento più vicino alla chioma delle piante, rendendo possibili metodi di coltivazione a più piani o intra-lighting.
Sicurezza
Le lampade tradizionali HPS correvano il rischio di rottura e conseguente contaminazione.
Effetti dell’illuminazione LED e vantaggi dei sistemi a spettro mirato
• Spettro di emissione su misura : composizione ad hoc delle lunghezze d’onda in grado di pilotare la fotomorfogenesi della pianta (crescita, forma e fioritura); simulazione e gestione libera della varie fasi della luce diurna.
• Tempi di on/off più veloci: istantaneo raggiungimento della piena luminosità ; adattamento ai cambiamenti di intensità della luce del giorno e di conseguenza un elevato risparmio energetico.
• Maggior durata dell’impianto: la durata estremamente più elevata dei LED (>50k ore) consente minori costi di mantenimento e soprattutto un ritorno dell’investimento accelerato.
• lluminazione integrativa: a supporto della luce naturale o nell’incremento dei livelli di luce necessari per migliorare la fotosintesi e quindi la crescita e la qualità delle piante in serra.
• Coltivazione in assenza di luce naturale: per la sostituzione integrale della luce del giorno e totale controllo del controllo climatico.
Per soddisfare la domanda globale di cibo in futuro
Entro il 2050:
• La popolazione mondiale raggiungerà i 9,1 miliardi
• L’80% della popolazione mondiale vivrà in centri urbani
La produzione alimentare dovrà aumentare del 70% per soddisfare il tasso di crescita demografica, in maniera sostenibile ed ecologica (limitato consumo di suolo, risorse energetiche e idriche).
• No pesticidi, erbicidi o altre sostanze chimiche
• Coltivazione più sicura esente da problemi di siccità o maltempo
• Nessun deflusso deflusso d’acqua proveniente dai sistemi d’irrigazione
• Controllo ed ottimizzazione di temperatura, nutrienti e luce
• Possibilità di riuso di zone industriali abbandonate e di coltivazione all’interno delle zone urbanizzate
urban farming & greenhouse
L’uso del LED permette:
Risparmio energetico fino al 75%
Fino al 35% del costo dei pomodori verdi viene dal riscaldamento e dall’illuminazione.
Risparmio fino al 90%
Meno calore porta ad una minore evaporazione dell’acqua, che aiuta a far fronte alla crisi globale della sicurezza dell’acqua.
Aumento del tasso di crescita
I livelli più alti della luce rossa aumentano la resa del pomodoro e il contenuto di vitamina C di senape, spinaci e cipolle verdi.
Minori spese
Lunga durata di vita dei LED (50.000 ore), bassa manutenzione e lento decadimento del flusso.
EFFICIENT WATER USAGE
FARMING
WATER RECAPTURE
FOOD WASTE
EFFICIENT ENERGY USAGE
ENERGY RECAPTURE
HURBAN
hotel, retail, home
Fiori e piante in salute anche nei negozi
Non sono solo le grandi serre a beneficiare dei vantaggi dei LED, che possono mantenere in perfetta forma anche le piante utilizzate per l’arredo o quelle esposte nei negozi di fiori e piante.
Infine c’è l’orto domestico, un altro settore che gli esperti danno in grande crescita, sull’onda della nuova coltura ecologista. Per chi va alla ricerca di prodotto biologici che cosa c’è di meglio che coltivarsi l’insalata a casa propria, senza l’uso di pesticidi e concimi chimici?
Overhead Lighting (OHL) - Toplighting
Soluzione ideale per il controllo dello spettro anche ad elevate distanze
• Lunghezze d’onda specifiche in grado di generare la luce perfetta per ogni tipo di coltura
• Differenti emissioni consentono miglior uniformità e copertura dell’area destinata alla coltivazione
• Alto valore di PPF per ogni singolo LED (50-150 W/m2)
• Peso ridotto per facilitare l’installazione su serre in vetro
• Dimensioni ridotte per non ostacolare l’apporto di luce naturale
Best in class high power LED for Horticulture
Typical Viewing Angle:
esempio di installazione
Close Canopy Overhead Lighting
Soluzione ideale per applicazioni lineari molto vicine alle piante
• Alta uniformità di illuminazione e mix di colori a distanze ravvicinate
• Emissione di flusso ideale per l’agricoltura verticale multipiano
• Resistenza all’acqua (IP67) a causa della vicinanza con la pianta e nel caso di colture idroponiche
New solution for close canopy lighting
Typical Viewing Angle:
esempio di installazione
Layout differenti per esigenze diverse
Intra-Canopy Lighting (ICL)
Soluzione ideale per completare l’illuminazione dall’alto per le piante ad alto fusto
• Alta uniformità di illuminazione a distanze ravvicinate
• Capacità di penetrare in profondità nel fogliame della piante
• Utilizzo di ottiche di tipo stradale per una distribuzione laterale
• Resistenza all’acqua (IP67) a causa della vicinanza con la pianta
New solutions for interlighting horticulture
Typical Viewing Angle: Double Asymmetric
esempio di installazione
Shop, Hotel and Domestic Lighting
Soluzione ideale per il mantenimento del verde in ambienti pubblici o domestici
• Disponibilità di versioni con emissione generale bianca per l’uso in negozi e luoghi pubblici
• Versioni con emissioni viola per piccole coltivazioni domestiche
White spectrum solutions in human envinronment
L’influenza dei colori
sulle
piante
Luce perfetta per le piante
NON significa luce perfetta per i nostri occhi!
Glossario
Regione PAR
• La radiazione attiva fotosintetica è la larghezza di banda da 400 a 700 nm, la luce utilizzata principalmente dalle piante. Diverse piante richiedono diverse combinazioni di lunghezze d’onda all’interno della regione PAR
PPF (Photosynthetic Photon Flux) - Flusso dei fotoni fotosintetici per secondo
• Misurata in μmol / s
• Numero totale di fotoni emessi al secondo nella regione PAR
• Ma quanta di queste cose raggiungeranno la tua pianta ea quale distanza?
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) - Densità del flusso di fotoni fotosintetici per m2 per secondo
• Misurata in μmol / m2 / s
• Rappresenta il numero di fotoni che raggiungono l’impianto all’interno della regione PAR in una determinata area
• Si diminuisce in modo esponenziale in quanto aumenta la distanza tra la sorgente luminosa e la superficie dell’impianto
DLI (Daily Lighting Integral) – Luce integrale giornaliera
• Le piante necessitano di una quantità minima di luce al giorno per soddisfare le loro necessità biologiche fondamentali, varia a seconda della specie
• Per la fioritura e la fruttificazione, elevati livelli di luce possono mostrare significativi aumenti sia di qualità che di quantitÃ
• DLI = PPFD (μmol / m2) x 3,600 (s / h) x fotoperiodo (ore / giorno)
Plant Lighting Efficacy – Efficienza Elettrica
• Misurata in μmol / J
• Si riferisce a quanto efficiente è un sistema di illuminazione per orticoltura a convertire energia elettrica in fotoni di PAR
TERMINI BASE: PAR vs HUMAN EYES
Per l’orticoltura sono stati sviluppati LED appositamente studiati in base ai meccanismi che contraddistinguono la fotosintesi e la foto-morfogenesi delle piante (processi chimici attraverso cui le piante utilizzano la luce per svilupparsi ed evolversi).
I LED per l’orticoltura sono quindi valutati con parametri diversi da quelli che considerano lo spettro visivo dell’occhio umano. La principale unità di misura utilizzata per la misurazione della radiazione fotosintetica attiva (PAR) è la densità di flusso fotonico fotosintetico (PPFD), ossia il numero di fotoni che arrivano alle piante per stimolare la fotosintesi. Tuttavia, una singola misurazione del PPDF non è sufficiente per valutare l’intera area di coltivazione, dipendendo da molteplici fattori come la conformazione dell’apparecchio d’illuminazione, l’uso di LED di diverse lunghezze d’onda per favorire la fotosintesi e la foto-morfogenesi e la distanza rispetto alla pianta o al terreno.
Plant sensivity vs. human eye sensivity
Photosynthetically active radiation (PAR) 400-700 nm
diverse lunghezze d’onda per ogni esigenza
Chlorophyll-a
Chlorophyll-a
β-carotene
PIGMENTATION & MORPHOLOGY
315nm to 400nm
Morphology changes.
Too much UV stresses the plant and inhibits growth
VEGETATIVE GROWTH
415nm to 470nm
Strong root growth and intense photosynthesis.
Often used alone during the early phases of plant growth, such as starting seedlings, when flowering is not desired
The spectrum of the sun covers all the photosynthetic regions of the plant
STEM GROWTH, FLOWERING & FRUIT PRODUCTION
640nm to 670nm
Speeds up seed germination and encourages stem growth. 660nm is key for flowering and fruit production
PHOTOPERIODISM
730nm to 740nm
Controls the internal clock of the plant. Can be used as a trigger at the end of each light cycle to promote flowering in short-day plant
LED vs HPS
Nella coltivazione in serra (e specialmente in sistemi chiusi ad assenza di luce naturale) le voci che più incidono sul costo del prodotto finito sono quelle relative al consumo energetico per l’illuminazione e i sistemi di estrazione e sanificazione dell’aria. L’uso dei LED permette:
• Minor consumo energetico dell’apparecchio d’illuminazione
• Minor consumo energetico dei sistemi di estrazione dovuti al minor calore emesso dai LED e al minor livello di umidità dovuto all’evaporazione dell’acqua
• Maggior durata degli apparecchi a LED (nelle lampade HPS si può riscontrare un decadimento già dopo 2.000 h di utilizzo, mentre negli apparecchi LED dopo 50.000 h)
DEEP
LUNGHEZZA D’ONDA - SPETTRO COMPLETO
LUNGHEZZA D’ONDA - SPETTRO FONDAMENTALE
Migliorare la natura
Per garantire l’approvvigionamento alimentare nel futuro, scegliete i sistemi di illuminazione per orticoltura a LED firmati Disano!
Conclusioni
• Le serre avranno un ruolo sempre più importante nella produzione alimentare.
• L’aumento della domanda di prodotti alimentari di alta qualità , genererà un incremento della richiesta di serre idonee allo scopo.
• La luce è l’elemento chiave che stimola il processo di fotosintesi delle piante.
• Diverse lunghezze d’onda che compongono la luce, contribuiscono alle varie fasi del processo della fotosintesi.
• La maggior parte delle sorgenti luminose tradizionali (fluorescenti o sodio alta pressione) producono una quantità di luce inutile e onerosa.
• La tecnologia LED consente di adattare la luce e le lampade alle specifiche esigenze di emissione spettrale delle piante
prodotti dedicati
Per il settore dell’orticoltura il gruppo Disano si propone con un approccio consulenziale: in base alle esigenze di ogni cliente si svilupperà una soluzione personalizzata utilizzando un linguaggio tecnico specifico e il know-how relativo ai LED e alle caratteristiche tecniche e alla disposizione delle coltivazioni. All’interno della gamma Disano esistono prodotti robusti, in grado di dissipare calore efficacemente, resistere all’umidità e adattarsi ai diversi tipi di coltivazione ((dalle applicazioni in serre idroponiche fino agli usi domestici).
