Analysebericht zur landwirtschaftlichen LED-Industrie

I. Landwirtschaftliche LED

Im Vergleich zu herkömmlichen landwirtschaftlichen Beleuchtungslösungen haben LEDs die Energieeffizienz erheblich verbessert und helfen so dem Obst- und Gemüseanbau auf der ganzen Welt, endgültige Durchbrüche zu erzielen.

II. Entwicklungsstand

Derzeit befindet sich die Anwendung von LED im Bereich der landwirtschaftlichen Beleuchtung noch im Anfangsstadium, aber intelligente Beleuchtung und präzise Steuerung der Lichtumgebung sind die unvermeidlichen Trends bei der Entwicklung moderner Technologien für die Landwirtschaft in Anlagen. Die Verwendung von LED als künstliche Lichtquelle zur intelligenten Steuerung des Pflanzenwachstums verändert die traditionelle landwirtschaftliche Produktionsweise, die vom Wetter abhängt, und hat sehr gute Entwicklungsperspektiven. Laut Statistik gibt es derzeit nur mehr als 80 LED-Landwirtschaftsbeleuchtungsunternehmen in China. Guangdong ist die wichtigste Provinz, in der LED-Landwirtschaftsbeleuchtungsunternehmen verteilt sind, auf die 82 % der nationalen Gesamtzahl entfallen, gefolgt von der Provinz Shandong mit 9 %, und es gibt auch einige Unternehmen in anderen Provinzen (Daten von 2013).

III. Treiber der Branchenentwicklung

Die Menge der Sonnenstrahlung nimmt aufgrund des Treibhauseffekts von Jahr zu Jahr ab, und die Auswirkungen von Smog und anderen Unwettern führen zu großflächigen unvorhersehbaren Produktionsrückgängen;
Bevölkerungswachstum, Verringerung der Ackerflächen und der sauberen Wasserressourcen;
Der Aufstieg neuer moderner städtischer Landwirtschaftsformen wie Anlagenlandwirtschaft, vertikale Landwirtschaft und Pflanzenfabriken;
Die rasche Verbesserung der elektrischen Strahlungsumwandlungseffizienz der LED-Halbleiterindustrie in allen möglichen Bändern und der starke Preisverfall;
Durchbruch in der Lichtqualitätsbiologie, von Mechanismus und qualitativer zu quantitativer und Optimierungsforschung über die Wechselbeziehung mit Umgebungsvariablen;
Kommerzialisierung von mobilem Internet und intelligenten IoT-Steuerungstechnologien;
Verteilte Solargewächshäuser und Pflanzenfabriken werden die Anwendung von LED-Landwirtschaftsbeleuchtungssystemen erweitern und erschließen.

IV. Vorteile von landwirtschaftlichen LEDs

Im Bereich der landwirtschaftlichen Beleuchtung zeigen sich die Vorteile von LED im Vergleich zu herkömmlichen Lichtquellen in:

Monochromatischem Licht: Das von LED emittierte Licht ist monochromatisches Licht. Emissionsspektren wie rotes Licht und blaues Licht können je nach den Bedürfnissen verschiedener Pflanzen frei gewählt und kombiniert werden, was die Absorptions- und Nutzungseffizienz von Lichtenergie durch Pflanzen verbessern kann.
Kaltlichtquelle: LED ist eine Kaltlichtquelle, die nahe an der Pflanzenoberfläche beleuchten kann, ohne Blattverbrennungen zu verursachen. Darüber hinaus ist ihre Größe klein und die Form der Lichtquellenplatine kann frei gestaltet werden, wodurch die Lichtquellennutzungsrate und die Landnutzungseffizienz erheblich verbessert werden, was der Bildung eines kompakten Anbaumodus mit mehreren Segmenten förderlich ist, der für den intensiven Produktionsmodus geschlossener Pflanzenfabriken geeignet ist.
Energieeinsparung, Umweltschutz, lange Lebensdauer: Die LED-Lichtemission ist rein, die Umwandlungseffizienz elektrischer Energie ist hoch und die Lebensdauer ist lang, was die Arbeitskosten für den Austausch und die Wartung von Lichtquellen senken kann.

V. Anwendungsrichtungen

Als Pflanzenbeleuchtungsquelle kann LED in der Zusatzbeleuchtung von Gewächshäusern, Pflanzenfabriken, Setzlingsfabriken, Fabriken für essbare Pilze, im Pflanzenschutz sowie in der Viehzucht und Aquakultur weit verbreitet eingesetzt werden.

Zusatzbeleuchtung für Gewächshäuser: In Anbauanlagen wie Glasgewächshäusern und Kunststoffgewächshäusern ist LED eine Ergänzung zum natürlichen Licht. Sorgfältig modulierte Lichtrezepte können die Pflanzenqualität stabilisieren und verbessern und den Ertrag steigern.
Pflanzenfabriken: Als höchste Entwicklungsstufe des Anlagengartenbaus können Pflanzenfabriken für die großflächige Produktion von Gemüse, Setzlingen (Gemüsesetzlinge, Reis, Tabak usw.) und chinesischen Kräutermedizin verwendet werden. Die Blattgemüseproduktionseffizienz von Pflanzenfabriken mit künstlichem Licht ist 108-mal so hoch wie die von offenen Feldern und kann eine jährliche kontinuierliche Produktion erreichen, was die Entwicklungsrichtung von Pflanzenfabriken ist, und es besteht eine große Nachfrage nach neuen künstlichen Lichtquellen.
Setzlingsfabriken: In intensiven Setzlingsfabriken werden im Keimstadium künstliche Lichtquellen benötigt, um das Wachstum zu steuern, um ein vollständig künstlich gesteuertes Wachstum zu erreichen. LED-Beleuchtung kann die Pflanzendichte erhöhen, die Wachstumszeit der Pflanzen verkürzen und die allgemeine Pflanzengesundheit verbessern.
Fabriken für essbare Pilze: Der Industrialisierungsgrad von essbaren Pilzen ist hoch. Die meisten essbaren Pilze haben keine hohen Anforderungen an die Lichtintensität, aber strenge Anforderungen an die Lichtqualität. Die Ertrags- und Qualitätseffekte sind groß und die Steuerung der Lichtumgebung ist sehr wichtig. Der Industrialisierungsmaßstab von Fabriken für essbare Pilze ist groß, der wirtschaftliche Nutzen ist hoch, die Investitionen in Lampen sind relativ gering und die Nachfrage nach Lampen-Upgrades und Steuerungssystemen ist groß.
Pflanzenschutz: LED-Insektenfallenlampen sind wichtige physikalische Kontrollinstrumente, die den Pestizideinsatz reduzieren und die ökologische Sicherheit gewährleisten können.
Bereiche Viehzucht und Aquakultur: Experimente zeigen, dass grünes Licht, blaues Licht und ihre Kombinationen das Wachstum und die Entwicklung von Masthühnern erheblich fördern können. Masthühnerfarmen: Kontinuierliche Beleuchtung kann das Wachstum von Masthühnern fördern. Künstliche Aquakultur: Bakterien abtöten und die Wahrscheinlichkeit von Fischkrankheiten verringern.

VI. Entwicklungsprozess der LED-Landwirtschaftsbeleuchtung

LED-Pflanzenbeleuchtung muss an die örtlichen Gegebenheiten angepasst werden und für jedes Projekt personalisierte Lösungen formulieren. Der Arbeitsablauf ist wie folgt:

Kundenbedürfnisse verstehen: Muss der Kunde den Ertrag steigern, den Energieverbrauch senken oder eine jährliche kontinuierliche Produktion erreichen;
Lichtrezept bereitstellen: Je nach dem Effekt, den der Kunde erzielen muss, passen Pflanzenexperten das Lichtrezept für den Kunden an und schaffen ideale Wachstumsbedingungen;
Produktproduktion, Installation und Anwendung: Kunden ideale Beleuchtungslösungen und Designpläne bieten;
Nachverfolgung: Regelmäßige Wartung durch Pflanzenexperten und Account Manager.

VII. Entwicklungsengpässe

Technologie und Kosten sind die beiden wichtigsten begrenzenden Faktoren, die die großflächige Anwendung von LED-Lichtquellen in der Landwirtschaft einschränken.

Technisches Niveau: Die Anpassung des Lichtrezepts ist der technische Kern der landwirtschaftlichen Beleuchtung. Die Anpassung des Lichtrezepts steht hauptsächlich vor folgenden Problemen:

(1) Multidisziplinäre Natur der landwirtschaftlichen Beleuchtung: Wenn Pflanzenbeleuchtung und Tierbeleuchtung in den Bereich der landwirtschaftlichen Beleuchtung einbezogen werden, umfassen die beteiligten Disziplinen Botanik, Zoologie, Biostatistik, Beleuchtungstechnologie und Steuerungstechnologie usw. Unter ihnen ist das Wissen auf dem Gebiet der Biologie der wichtigste Teil der landwirtschaftlichen Beleuchtung.

(2) Komplexität der landwirtschaftlichen Beleuchtung: Die Komplexität der landwirtschaftlichen Beleuchtung umfasst zwei Aspekte: Landwirtschaft und Beleuchtung. Erstere untersucht eine sehr große Anzahl von Arten, und für jede Art gibt es auch viele beeinflussende Bedingungsfaktoren. Wie mehrere Grundelemente des Pflanzenwachstums, Sonnenlicht, Luft, Wasser, darüber hinaus beeinflussen Samen, Boden, Umgebung wie Temperatur, Feuchtigkeit, Klimaveränderungen usw. auch das Pflanzenwachstum. In Bezug auf die Beleuchtung gibt es auch mehrere Variablen, einschließlich Beleuchtungsspektrum, Intensität, Zeit und Zyklus, Lichtform (stationärer Zustand oder Impuls) usw.

(3) Schwierigkeit von Experimenten zur landwirtschaftlichen Beleuchtung: Faktoren, die das Pflanzenwachstum beeinflussen, sind Temperatur, Feuchtigkeit, Luft, Feuchtigkeit, Nährstoffkomponenten, Samen, Licht usw. Unter ihnen umfasst Licht Bestrahlungsintensität, Spektrum, Bestrahlungszeit, Bestrahlungszyklus, Bestrahlungsmethode usw. Es gibt sehr viele Testproben, die Testzeitspanne ist sehr lang und die landwirtschaftliche Beleuchtung ist zu einer zeitaufwändigen, mühsamen und platzraubenden Forschung geworden. In einem zuvor berichteten Experiment zur Zusatzbeleuchtung von Dendrobium officinale wurden in einem Gewächshaus mit insgesamt 6 Saatbeeten (mit einer Fläche von einem Mu) 153 LED-Lampen und 8 Leuchtstofflampen installiert und debuggt, und 644 Proben wurden markiert. Die Datenerfassung wurde 7 Monate lang durchgeführt, wobei 3 Chargen von fast 200.000 Daten abgeschlossen wurden, und die besten Beleuchtungsbedingungen wurden durch Analyse erhalten.

(4) Vielfalt der Bewertungsindikatoren: Die Lebensindikatoren, auf die sich die landwirtschaftliche Beleuchtung konzentriert, umfassen Pflanzenwachstum, Gehalt bestimmter Komponenten usw. Eine weitere Verfeinerung kann Pflanzenblattfläche, Rhizom, Gesamthöhe, Farbe usw. sein, und Komponenten umfassen Zucker, Chlorophyll und andere mehrere Indikatoren. Die Komplexität der Bewertungsindikatoren erhöht die Schwierigkeit der Forschung zur landwirtschaftlichen Beleuchtung.

(5) Kurz gesagt, LED-Landwirtschaftsbeleuchtung ist ein integriertes optimiertes System-Engineering, ein branchenübergreifendes Thema, nicht nur ein einfaches Produkt aus Rotlicht- plus Blaulicht-Chips plus Lampen. Das Pflanzenwachstum unter kontinuierlichem Spektrum kann die Energie des für Wachstum und Entwicklung erforderlichen Spektralbandes entsprechend seinem eigenen Wachstumsstadium und seiner Umgebung erhalten, und wenn es nur unter zwei Bändern wächst, ist es unmöglich, die Verbesserung der Lebensmittelqualität, die Steigerung des Ertrags pro Flächeneinheit, den wirtschaftlichsten Energie- und Materialverbrauch zu erreichen und die maximale Kapitalrendite und den sozialen Nutzen zu erzielen.

Kostenfaktor: Die Kosten für LED sind derzeit auch ein Engpass, der ihre großflächige Anwendung in der landwirtschaftlichen Produktion einschränkt. Da die Nutzungskosten zu hoch sind, beschränkt sich die LED-Beleuchtung nicht nur in China, sondern auch in Ländern wie den Niederlanden, Israel und Japan, die landwirtschaftliche Anwendungen von LED-Beleuchtung energisch fördern, immer noch auf Pflanzen mit hoher Wertschöpfung wie Blumen, Kräuter und Blattgemüse.

VIII. Nationale wissenschaftliche Forschungsunterstützungsprojekte

Japan | Die japanische Regierung schlug 2009 die “Sechste Industrialisierung” vor, deren Kern darin besteht, Technologien wie LED und Solarstromerzeugung anzuwenden, um “Pflanzenfabriken” zu bauen.
Südkorea | Südkorea investierte 2010 3 Milliarden Won (etwa 16 Millionen RMB) in die Forschung und Entwicklung von IT-LED-Anbaukernzubehör und -technologien, und eine der Kernkomponenten des Systems ist die künstliche LED-Pflanzenlichtquelle.
USA | Das US-Landwirtschaftsministerium finanzierte die Purdue University mit 4,88 Millionen US-Dollar für ein 4-jähriges Forschungsprojekt zur Bewertung und Verbesserung der Anwendung von LED in Gewächshäusern.
Niederlande | Die Niederlande sind derzeit das Land mit der besten Entwicklung von Pflanzenfabriken. Neue nachhaltige energiesparende Gewächshäuser für Pflanzen, die LED-Lichtquellen und automatische Fernüberwachung usw. kombinieren.
Taiwan | Taiwans Forschungsinstitut für Industrietechnologie leitete 2011 die Gründung der “Taiwan Plant Factory Industry Development Association”, und Giganten wie Epistar, Everlight und Foxconn entwickelten gemeinsam LED-Pflanzenfabriken.
China | Im Jahr 2013 belief sich die Gesamtfinanzierung für das nationale 863-Programm “Forschung zur Produktionstechnologie intelligenter Pflanzenfabriken” auf 46,11 Millionen Yuan, einschließlich sieben Themen, die energiesparende LED-Lichtquellen für Pflanzenfabriken, energiesparende Umweltkontrolle durch Licht-Temperatur-Kopplung, Pflanzenfabriken mit künstlichem Licht und integrierte Demonstration von Pflanzenfabriken mit natürlichem Licht umfassten.

Veröffentlicht am: 7. Juni 2016 · Geändert am: 12. Dez. 2025