1. Teknisk princip: en revolutionerende forbedring af fotoneffektiviteten
(1) Ændring i lyseffekt: fra termisk stråling til kvantemanipulation
Der er stor forskel på, hvor godt traditionel lysteknologi omsætter energi. Glødelamper (0,2 μ mol/J) omdanner 99 % af den elektriske energi til varme, højtryksnatriumlamper (1,5 μ mol/J) laver spektre gennem bueudladning, og LED-teknologi (2,8 -4,1 μ mol/J) udfører elektro-optisk konvertering gennem PN-halvledere. Quantum dot LED'er har gjort det meget nemmere at manipulere lysspektre med en nøjagtighed på nogle få nanometer. For eksempel er kvanteeffektiviteten af rødt lys (660nm) gået fra 30% til 65%, mens kvanteeffektiviteten af grønt lys (550nm) er gået fra 30% til 65%.
(2) Kontrol af varmetab: den videnskabelige nøgle til styring af overgangstemperatur
Hver 10. graders stigning i LED-krydstemperaturen får lysudbyttet til at falde med 4 % og levetiden til at falde med 50 %. Shanghai Sansi Electronics bruger sin egen keramiske varmeafledningsteknologi til at holde overgangstemperaturen for LED-chips under 65 grader og lysnedbrydningshastigheden under 0,3 % pr. tusinde timer. LED vækstlamper holder længere end almindelige lysstofrør, som holder omkring 5000 timer. LED vækstlamper holder mere end 50.000 timer. De kan bruges bæredygtigt i mere end 11 år, hvis du bruger dem i 12 timer om dagen.
(3) Spectral Precision: Den kvantitative revolution af PPFD og YPFD
PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density) tæller mængden af fotoner i et givet område, mens YPFD (Production Photon Flux Density) regner ud, hvor meget forskellige bølgelængder bidrager til fotosyntesen ved at veje dem. Eksperimenter har afsløret, at salat kan nå en YPFD på 1,8 μ mol/m ²/s, når der er en lige stor mængde rødt og blåt lys. Dette er 25 % større end når der kun er rødt lys. Dynamisk spektrumstyring på Qingdao Vertical Farm reducerede udviklingscyklussen for salat med 15 dage og den nødvendige energi til at dyrke hver enhed fra 0,35 kWh/kg til 0,22 kWh/kg.
2. Sammenligning af energiforbrug: en kvantitativ sammenligning med ældre lyskilder
(1) Energiforbrug pr. kvadratmeter: det bedste ved LED
Dataene fra Beijing Miyun Comparative Experiment (2021-2023) viser, at drivhuse med naturligt lys bruger et gennemsnit på 0kWh/m² elektricitet om året og laver 5,8 kg/m²; Det naturlige lys+LED supplerende belysningssystem bruger 67 kWh/m² elektricitet, laver 18,3 kg/m² elektricitet og har et omfattende energieffektivitetsforhold på 3,2 gange. Det helt kunstige lyssystem bruger 210 kWh/m² strøm, men det bruger 20 gange mere areal end udendørs beplantning, og energiforbruget pr. udbytteenhed er faktisk lavere.
(2) Energiforbrug efter udstyrsniveau: finde den rette balance mellem effekt og effektivitet
De fleste husstands LED vækstlamper bruger mellem 15 og 150 watt strøm. Hvis du bruger en 100W lysarmatur i 12 timer om dagen, er prisen på elektricitet 0,5 yuan pr. kWh, 0,6 yuan pr. dag og 18 yuan pr. måned. LED-systemer kan reducere energiforbruget med mere end 50 % sammenlignet med almindelig 400W højtryksnatriumbelysning.{11} Wulanbuhe Desert Integrated Plant Factory i Indre Mongoliet kombinerer fotovoltaisk energiproduktion med LED supplerende belysning for at opfange 42 kg kulstof pr. kvadratmeter hvert år. Dette reducerer energiudgifterne med 60 % sammenlignet med standarddrivhuse.
(3) Carbon Footprint Accounting: Flytning fra energiforbrug til økologi
Når du sammenligner den energi, der bruges til at dyrke 1 kg salat, ser du, at udendørs plantning bruger 0,05 kWh elektricitet og har et kulstofaftryk på 0,21 kg CO ₂ e; traditionelle drivhuse bruger 2,8 kWh elektricitet og har et kulstofaftryk på 1,89 kg CO ₂ e; LED-fabrikker (grøn elektricitet) bruger 8,5 kWh elektricitet, men ved at bruge hydroponiske cirkulationssystemer til at slippe af med 12 g gødning, er CO2-fodaftrykket kun 0,32 kg CO ₂ e. Energihistorien om landbrugsbelysning ændrer sig drastisk, når planter går fra at "forbruge 8,5 kWh elektricitet" til "netto kulstofbinding på 0,5 kg."
3. Anvendelsesscenarie: En praktisk måde at optimere energiforbruget på
(1) Hjemmeplantning: En grøn revolution, der bruger meget lidt energi
Baseret på reelle testresultater fra Xiaohongshu-forbrugere bruger 5W LED voksende lys 0,06 kWh elektricitet og koster 0,03 yuan at køre i 12 timer om dagen. Dette er den samme mængde energi som et køleskab, der kører i 3 timer, eller et tv, der kører i 1,6 timer. Midnight Valley peak elprisstrategien kan reducere din elregning med yderligere 50 %. Med et intelligent dæmpningssystem kan husstandsbrugere i Shenzhen Guanlan holde deres månedlige elforbrug på mindre end 10 kWh og deres årlige elpris på mindre end 60 yuan.
(2) Kommercielt drivhus: nøjagtig kontrol af energieffektivitetsforholdet
I Yangling Demonstration Park bruger det 5000 kvadratmeter store drivhus flerlags- og tredimensionel gartneri. Hvert LED-system har en effekttæthed på 150W/m². Få Internet of Things miljøkontrolsystem til at arbejde sammen for at optimere lysintensitet, spektralforhold og CO ₂-indhold. Dynamisk lysstyring bruger 18 % mindre energi pr. outputenhed end statiske systemer, men den øger også outputtet med 25 %.
(3) Avlsacceleration: Kvantekontrol af fotocykler
Yangling Technology Center i Sinochem Syngenta Group bruger fotoperioderegulering til at opdrætte fem generationer majs hvert år. LED-teknologien i det smarte drivhus efterligner betingelserne for tropisk sollys og fremskynder reproduktionscyklussen fra 120 dage til 48 dage. Sammenlignet med tidligere tilgange øger lyskvalitetsreguleringsteknologien for mandlig pollens levetid med 30 % og graden af kvindelig bestøvning med 25 %, mens den reducerer den nødvendige energi til at avle enheder med 40 %.
