50% energiebesparing door LEDverlichting Leo Marcelis Hoogleraar Tuinbouw en Productfysiologie
Glastuinbouw Tuinbouwsector Wereldleider Economisch belangrijk Er is een probleem 10% van nationale gasverbruik 25% kosten van een tuindersbedrijf Energie voor belichting is grootste bottleneck en neemt per jaar met 10% toe
Licht in kassen Gebruik het natuurlijke licht: dat is gratis! Zorg voor hoge lichtdoorlatendheid van kasdek (en diffuus)
Areaal (ha) Vermogen (W/m 2 ) Glastuinbouw: Steeds meer licht 3000 60 2000 40 1000 20 0 1996 2001 2006 2011 Jaar 0 1996 2001 2006 2011 Jaar Uit: Van der Knijff et al., 2006 Van der Velden & Smit 2013
Huidige belichting 99% verlichting is met hoge-druk natriumlampen (SONt) Enkele tuinders zijn begonnen met LED
Een LED revolutie LED 25% efficiëntere energieconversie dan SONt (2014) Nieuwe mogelijkheden door sturen met Spectrum Lichtrichting Momentane intensiteit Licht en warmte ontkoppeld Tekstboeken over lichtrespons van planten zullen over 5 jaar heel anders zijn LEDs zijn nog duur 2014: Nobel prijs voor LED vinding
Nieuw onderzoeksprogramma: LED it be 50% energiebesparing door LEDs 60% besparing elektriciteit lampen (=48% energie) 30% efficiëntere lamp (2019) 30% efficiëntere benutting licht door plant 5-6% besparing energie door beheersing luchtvochtigheid 20% meer warmte nodig (4% energie) Tomaat als voorbeeldgewas
LED it be 30% efficiëntere benutting licht door plant 5-6% energie door beheersing luchtvochtigheid 15% betere lichtabsorptie (plantarchitectuur, lamppositie, kleur) 10% betere fotosynthese 5% assimilatenverdeling Besparen op vochtregeling: huidmondjes, ziektenweerbaarheid 5 universiteiten, LTO Glaskracht, Philips, Hortimax, B-Mex, Bejo, Nunhems, RijkZwaan, v.d. Lugt en Westlandse Plantenkwekerij. Hoofdfinancier: STW
15% door betere lichtabsorptie open gewasstructuur (langere internodiën, langere bladstelen petioles) +10% gewasfotosynthese compacte structuur Open structuur Sarlikioti, de Visser, Marcelis, 2011b, Ann. Bot.
15% door betere lichtabsorptie Hybride belichting SON boven, LED tussenlicht Dueck et al. 2010
Lichtkleureffecten op plantvorm bepalend voor effect op groei Komkommer, 3 lamptypes, klimaatkamer 100 µmol m -2 s -1 Netto fotosynthesesnelheid blad HPS FT AS 4.9 a 4.9 a 4.5 b Totaal plant drooggewicht (g) HPS FT AS 611 b 440 c 1001 a Hogewoning, Van Ieperen et al. 2010
Lichtkleur: Blauw licht Proefopzet: Zonspectrum in klimaatkamer Totale intensiteit constant (100 mmol m-2 s-1) Aan zonspectrum blauwe LED 0-50% toegevoegd 0% B-led 5% B-led 20% B-led 30% B-led 5 0 % B-led
Fotosynthese efficientie Relative qu 10% 0.6 door betere fotosynthese Spectrale effecten op fotosynthese 0.4 Spectrale effecten hangen af van bladkleur Rood 100% blad: anthocyaan absorbeert groen licht, maar draagt niet bij aan fotosynthese 80% 0.2 60% real sunlight artificial sunlight artificial shadelight Red leaf Green leaf 40% 20% 0.0 0% Geabsorbeerd licht 400 500 600 700 800 400 450 500 550 600 650 700 750 Golflengte (nm) Wavelength (nm) Driever & Snel 2012
10% door betere fotosynthese Alleen belichten op momenten dat fotosynthese efficiency hoog is continu fotosynthese van gewas monitoren
Fotosynthese (mmol / m 2 blad / s) Fotosynthese (mmol / m 2 vloer / s) 10% door betere fotosynthese Gebruik sensoren, Fotosynthese blad is niet gelijk aan gewas blad gewas 40 40 20 20 0 0 400 800 1200 PAR (mmol m -2 s -1 ) 0 0 400 800 1200 PAR (mmol m -2 s -1 )
5% door betere assimilatenverdeling Meer vruchten, minder blad??
Naast groei ook veel andere stuurmogelijkheden
Compactheid van planten is te sturen door lichtkleur (Petunia) Rood/blauw-LED 80/20 SON zonlicht (Plasmalamp) Van Ieperen et al. 2010
Stuurlicht & kleuring door UV - UV + UV - UV + UV Foto: onderzoek Beßler, LVG Ahlem - UV + UV Hemming et al. 2006
Blad oppervlak met meeldauw (%) Stuurlicht & Beheersing van ziekten (Meeldauw) Rood licht lijkt meeldauw tegen te gaan Invloed van rood licht op meeldauw 3 2.5 2 a 1.5 1 0.5 a b 0 0 15 75 Licht intensiteit (µmol m -2 s -1 ) Hofland et al. 2012
Stuurlicht & vruchtkwaliteit bij tomaat LED belichting op trossen verhoogt vitamine C gehalte in tomaat Ras TyTy Ras Conchita Labrie, Driever & Verkerke 2010
Van Ieperen et al. Bloeibeïnvloeding door lichtkleur Chrysant Klimaatkamerproef, 100 mmol PAR.m -2.s -1, Vier behandelingen: kleur en daglengte Korte Dag - 11uur, 80% rood / 20% blauw Lange Dag - 15uur, 80% rood / 20% blauw Lange Dag ++ - 15uur, 11uur rood/blauw+ 4 uur blauw (22 o C, 65% RH, 400 ppm CO 2 )
Bloeibeïnvloeding door daglengte Lange dag planten lijken vaak eerder te bloeien bij verrood licht
Plantfabrieken De toekomst?
Conclusies Energiegebruik voor belichting moet drastisch omlaag Productie en kwaliteit hoger Toekomst voor LEDs LED licht beter te benutten door spectrum, lichtverdeling, timing, ontbreken warmtestraling
Bedankt voor uw aandacht