一, Gaismas kvalitātes regulēšana: izdomāt, kā augi "sarunājas" viens ar otru, izmantojot fotosintēzi
Augi ļoti selektīvi absorbē gaismu, un to fotosintētiskā pigmenta sistēma darbojas kā ļoti precīzs spektrometrs. Hlorofils a/b absorbē gaismu pie 660 nm sarkanā un 450 nm zilā, savukārt karotinoīdi palīdz absorbēt pie 480 nm zilā. LED tehnoloģija var precīzi apmierināt augu vajadzības tās dabiskās spektrālās selektivitātes dēļ.
1. Dažādu gaismas veidu bioloģiskā ietekme
Mitsubishi Chemical empīriskais pētījums Japānā parāda, ka LED gaismas avota izmantošana, kas sastāv no 660 nm sarkanās gaismas un 450 nm zilās gaismas, var uzlabot salātu fotosintēzes efektivitāti par 37% salīdzinājumā ar parastajām dienasgaismas spuldzēm, vienlaikus palielinot C vitamīna saturu par 22%. NASA pētījumi par augu audzēšanu kosmosā parādīja, ka noteikta sarkanās un zilās gaismas kombinācija var palielināt kliņģerīšu stomatālo blīvumu par 40%, kas padara transpirāciju daudz efektīvāku. Šis gaismas kvalitātes kontroles paņēmiens ir novedis pie idejas par "gaismas formulu", kas ļauj mainīt spektra kombinācijas, pamatojoties uz kultūraugu veidu un tās augšanas stadiju. Piemēram, tomātu uztura augšanas stadijā tiek izmantots spektrs ar 60% zilās gaismas, lai palīdzētu augt kātiem un lapām. Reproduktīvās augšanas stadijā tiek izmantots spektrs ar 70% sarkanās gaismas, lai palīdzētu augiem uzziedēt un nest augļus, kā rezultātā no katra auga raža ir vairāk nekā 40 kilogrami gadā.
2. Dinamiskās gaismas kvalitātes kontroles paņēmiens
Lietu internets kontrolē dinamisku apgaismojuma sistēmu vertikālā fermā Šenžeņā, kas maina apgaismojuma spilgtumu, pamatojoties uz reāllaika laikapstākļiem{0}}. Slapjā laikā PPFD vērtībai (fotosintētisko fotonu plūsmas blīvumam) vajadzētu automātiski palielināties, lai nodrošinātu, ka labība vienmērīgi attīstās. Ķīnas Lauksaimniecības zinātņu akadēmija nāca klajā ar "gaismas kontrolētas pundurēšanas" paņēmienu, kas izmanto pulsējošu zilu gaismu, lai samazinātu zemeņu augu augstumu par 35% un palielinātu augļu ražu par 25%. Tas ir zaļš veids, kā audzēt augus ēkā.
2, Energoefektivitātes revolūcija: no saules siltuma atkritumiem līdz precīzai piegādei
Augstspiediena nātrija spuldzes tikai 12% elektroenerģijas pārvērš fotosintētiski aktīvā starojumā, savukārt metālu halogenīdu spuldzes rada lielu infrasarkano starojumu, kas sadedzina augus. LED tehnoloģiju attīstība ir radījusi lielu atšķirību attiecībā uz to, cik labi mēs varam izmantot gaismas enerģiju.
1. Liels solis uz priekšu, cik labi darbojas fotoelektriskā pārveidošana
GreenPower sērijas LED no Philips Lighting piedāvā fotonu plūsmas efektivitāti 2,8 μmol/J, kas ir par 233% augstāka nekā augstspiediena nātrija spuldzēm. Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūts izveidoja tumši sarkanu LED mikroshēmu, kuras ārējā kvantu efektivitāte ir lielāka par 85%. Tas samazina enerģijas izmaksas augu rūpniecībā līdz 0,15 juaņām uz kilogramu produkta. Šī energoefektivitātes revolūcija tieši palīdz rūpnīcu ražošanai kļūt ekonomiski dzīvotspējīgākai. Piemēram, vertikālā fermā Šeņdžeņā, kurā tika izmantota vieda aptumšošanas LED sistēma, uz kvadrātmetru tika saražots 20 reizes vairāk ražas nekā audzējot tās atklātā laukā. Tas arī izmantoja tikai vienu{11}}piekto daļu ūdens un elektrības.
2. Viedā vadības sistēma apgaismojuma videi
Mūsdienu LED rūpnīcas izmanto sensoru tīklus, lai reāllaikā sekotu līdzi tādām lietām kā gaismas intensitāte, spektrālais sadalījums un CO₂ saturs. Pēc tam viņi izmanto mašīnmācīšanās algoritmus, lai lidojuma laikā mainītu savu apgaismojuma stratēģiju. Piemēram, ja lapu temperatūra ir pārāk augsta, sistēma automātiski samazinās sarkanās gaismas daudzumu un paaugstinās tālās sarkanās gaismas daudzumu. Tas atvērs stomatu un atdzesēs augu, palielinot transpirāciju. Šī slēgtā-cilpas kontroles tehnoloģija nodrošina stabilu augu augšanas vidi 99,7% laika, kas ir trīs reizes labāk nekā parastajās siltumnīcās.
