Tuloksia projektista Växthus-LED Daniel Sjöholm/Mats Borg 29-30.10.2014
Rahoittajat Projektiaika 1.12.2012-30.11.2014 Rahoittajat: Pohjanmaan liitto (ERUF-medel) Österbottens svenska producentförbund (ÖSP) Närpiön kaupunki VASEK MTT Yrkeshögskolan Novia
Kiitoksia Botnia Grönsaker Ab LED Finland Oy Itä-Suomen yliopisto Electroteam Närpes Ab Helle Oy LED Finland Oy
Projekti LED-valaistuskokeita kasvihuoneissa Millaista valoa kasvit saavat? Satomäärä? Sähkönkulutus? Lämpötilaeroja? Maku? Terveysvaikutteiset aineet? Laboratoriokokeet Tehokkuus?
Mikä on tehokas valonlähde? Oikea mitta: Viljelytuotos per syötetty sähköenergia Yksinkertaistettu mitta: PAR-fotonimäärä per sähköenergia Liian yksinkertaistettu mitta: säteilyenergia per sähköenergia sähkö fotoneja (valoenergia) http://www.smartgrowtechnologies.com/lighting-fundamentals
Varteenotettavat tekijät valaisimen valinnassa PAR-tehokkuus (mitattavissa) Spektri (mitattavissa, optimi ei tarkasti tiedossa) Valon kohdistus (riippuu olosuhteista) Hinta
Eri valaisimien fotonispektrit
Eri valaisimien fotonispektrit http://www.smartgrowtechnologies.com/lighting-fundamentals
PAR-mittarit W/m2-mittari ei anna vertailukelpoisia arvoja LED-valon mittauksissa! Tavallisimmat PAR-mittarit ovat silikonifotodiodi-tyyppiä Nämäkään ei välttämättä anna riittävän tarkkaa arvoa LED-valon mittauksissa.
Mittarien ilmoitetut fotonivasteet
Erot eri mittarien välillä Responssikäyrien mukaan Oikea arvo Apogee Li-Cor DeltaOHM PAR DeltaOHM RAD HPS 100 100 100 116 28 Netled 100 100 102 52 18 Valoya 100 100 102 86 24 Philips 100 100 102 68 18 Kokeelliset arvot (Apogeen arvo vertailuarvona) Oikea arvo Apogee Li-Cor DeltaOHM PAR DeltaOHM RAD HPS? 100 113 155 29 Netled? 100 117 65 17 Valoya? 100 101 105 22 Philips? 100 113 76 16
Mittausmenetelmä
Valaisimien fotonivuo
Tehonkulutus
Tehokkuusvertailun tulokset
Välijohtopäätös Yksinkertaistetun mitan (PAR-fotonimäärä per sähköenergia) mukaan LED-valaistus ei välttämättä kannata. Saattaa riippua valaisimesta Oikea mitta (viljelytuotos per syötetty sähköenergia) saattaa antaa toisen vastauksen sähkö fotoneja (valoenergia) http://www.smartgrowtechnologies.com/lighting-fundamentals
LED-välivalaistus kasvihuoneessa 5 Tarjousta Netled Oy Hortishine á 205 W - korkein fotonitehokkuus, µmol/ws - korkein fotonivuo µmol/s - alhaisin kustannus euroa / µmol/s 112 valaisinta 4 riviä 448 m 2
Kasvihuone ja viljelijä Kauppapuutarha Martin Sigg, Närpiöllä 6300 m 2, 4 mm lasikasvihuone Ympärivuotinen tomaativiljely (Encore), 2,5 taimia/m 2 Ylhäältävalaistusteho 600W/750W Priva
Asennustehot HPS+LED: LED 205 W / HPS 600 W+LED 205 W (47 W/m 2 / 186 W/m 2 + 47 W/m 2 ) = 47 W/m 2 / 233 W/m 2 HPS (referenssi): HPS 600 W/750 W 186 W/m 2 / 232 W/m 2
Koealueet
Kausi 15.8.2013 istutus 11.9-31.10.2013 valaistus luonnonvalon mukaan 1.11.2013-5.3.2014 säännöllinen valaistus 6.3-30.4.2014 valaistus luonnonvalon mukaan 1.5 3.7.2014 ei valaistusta 4.7.2014 taimet ulos
Päivittäiset valaistusajat ja -määrät 1.11.2013 5.3.2014: HPS+LED: HPS+LED (186 W/m 2 + 47 W/m 2 ) kl. 23:30-16:30 (17 h/vuorok.) LED (47 W/m 2 ) kl. 23:00-23:30 + kl. 16:30-17:00 (1 h/vuorok.) 4008 kwh/m 2 HPS (referenssi): HPS (232 W/m 2 ) kl. 23:30-16:30 (17 h/vuorok.) HPS (186 W/m 2 ) kl. 23:00-23:30 + kl. 16:30-17:00 (1 h/vuorok.) 4130 W/m 2 (+ 3 %)
Lämpötila ja kosteus Erot ovat pieniä LED-riveissä: alhaisempi hedelmälämpötila (1,2 1,5 C) yleensä alhaisempi lehtilämpötila (< 0,9 C) latvatasolla korkeampi ilmalämpötila (< 0,5 C). välitasolla korkeampi suht.kosteus (< 3 % RH).
Suhteellinen sato kuukausittain
Suhteellinen sato valaistuskausittain Valaistus Ei valaistusta - HPS-ljus vid plantuppdrivning, hur påverkar det? - När all belysning av - några veckor innan skördeminskning. - Varjostavatko LED-valaisimet?
Tomaattien paino ~75 103 g Erot lähinnä satunnaisia (0,2 % koko jaksolta) Säännöllisen valaistuksen aikana HPS+LED 0,6 % Valaisemattomana aikana HPS+LED +0,4 %
Sähkönkulutus Koko kaudelta n 5,1 % alhaisempi sähkönkulutus per sato-kg Säännöllisen valaistuksen aikana LED-riveissä 2,5 % alhaisempi vuorokausikulutus [kwh/m 2 ]
Siniset LED-valaisimet LED-Finland Oy 4 valaisinta Mikä on sinisen LED-valon vaikutus terveysvaikutteisiin aineisiin (hyperiini)? Yhteistyössa Itä-Suomen yliopiston ja MTT:n kanssa
Sinisten LEDien valaistusajat Siniset LEDit: kl. 23-6, (7 h) HPS 600 W: kl. 23:00 23:30 + 16:30 17:00, (1 h) HPS 750 W: kl. 23:30 16:30, (17 h) Koekausi 4.11.2013 30.4.2014
Tomattianalyysit 4-5 eri poiminnoilta n 1 kk:n välein Vertailussa: 1) HPS (referenssi) 2) HPS + LED (Netled) 3) HPS + LED (Philips) 4) HPS + sininen LED (LED Finland) Brix mittaukset ja orgaaniset hapot (MTT)
Tomaatin väri 16 Fruktens färg 14 12 10 8 6 Referens Netled Philips Blå 4 2 0 Januari Februari Mars April/Mai Värikartta (Int. Standardisation of Fruits and Vegetables: Tomato, OECD 2003).
Kuivaainepitoisuus Korkeimmat arvot sinisessä LED-valossa 6,00 Torrsubstans % i frukten 5,75 5,50 5,25 5,00 % 4,75 4,50 4,25 4,00 3,75 Referens Netled Philips Blå 3,50 3,25 3,00 Januari Februari Mars April/Mai
Brix Erot eri valolähteiden välillä ovat pienet 5 Brix 4,5 4 3,5 % 3 2,5 2 Netled Philips Referens Blå 1,5 1 0,5 0 Januari Februari Mars April/Mai
µg/g färskvikt Hyperiini 7 Hyperin 6 5 4 3 2 Referens Netled Philips Blå 1 0 December Januari Februari Mars Apil/Mai Sininen valo tuotti korkeimmat hyperinpitoisuudet varsinkin pimeinä kuukausina Kasvavan globaalisäteilyn myötä erot pienenivät Kypsyysasteella ei vaikutusta
Makutesti 12.2.2014 Testissä: 1. HPS (referens) 2. HPS + LED (Netled) 3. HPS (referens) = 1! 4. HPS + LED (Philips)
Procent av svararna (n = 93) Makutestin tulokset 45% Konstljusets inverkan på tomaternas smak 40% 41,9 % 35% 30% 25% 28,0 % 34,4 % 24,7 % 33,3 % 37,6 % 36,6 % 25,8 % 30,1 % 20% 21,5 % 19,4 % 15% 16,1 % 10% 12,9 % 12,9 % 5% 6,5 % 6,5 % 7,5 % 0% 3,2 % 0,0 % 1,1 % Tallrik 1: HPS Tallrik 2: HPS + LED (Netled Oy) Tallrik 3: HPS Tallrik 4: HPS + LED (Philips) Mycket välsmakande Bra smak Medelmåttlig smak Dålig smak Riktigt dålig smak
Makutestin keskiarvot Johtopäätös: Ei eroja!
Johtopäätöksiä LED-valaisimien PAR-tehokkuus vaihtelee Paras LEDi 25 % tehokkaampi kuin HPS Huom! Välivalaistus verrattu ylhäältävalaistukseen. Tuotoserot ovat positiivisia, mutta pieniä 2,2 % enemmän satoa koko kaudelta Suurimmat erot (+ 6,6 %) pimeällä kaudella 5,1 % enemmän satoa per sähkö-kwh koko kaudelta Valon spektri vaikuttaa tomaatin laatuun, varsinkin talvella Kannattavuus kyseenalainen