Relatório de Análise da Indústria de LED Agrícola

I. LED Agrícola

Em comparação com as soluções tradicionais de iluminação agrícola, os LEDs melhoraram significativamente a eficiência energética, ajudando assim o cultivo de frutas e vegetais em todo o mundo a alcançar avanços finais.

II. Status de Desenvolvimento

Atualmente, a aplicação de LED no campo da iluminação agrícola ainda está em seu estágio embrionário inicial, mas a iluminação inteligente e o controle preciso do ambiente de luz são as tendências inevitáveis no desenvolvimento da tecnologia agrícola de instalações modernas. O uso de LED como fonte de luz artificial para controlar de forma inteligente o crescimento das culturas muda o modo de produção agrícola tradicional de depender do clima e tem perspectivas de desenvolvimento muito boas. De acordo com as estatísticas, existem atualmente apenas mais de 80 empresas de iluminação agrícola LED na China. Guangdong é a principal província onde as empresas de iluminação agrícola LED estão distribuídas, respondendo por 82% do total nacional, seguida pela província de Shandong, respondendo por 9%, e também existem algumas empresas em outras províncias (dados de 2013).

III. Impulsionadores do Desenvolvimento da Indústria

A quantidade de radiação solar diminui ano a ano devido ao efeito estufa, e o impacto da poluição atmosférica e outras condições climáticas severas leva a reduções de produção imprevisíveis em grande escala;
Aumento da população, redução de terras aráveis e recursos de água limpa;
O surgimento de formas agrícolas urbanas modernas emergentes, como agricultura de instalações, agricultura vertical e fábricas de plantas;
A rápida melhoria da eficiência de conversão de radiação elétrica da indústria de semicondutores LED em todas as bandas possíveis e o declínio acentuado nos preços;
Progresso revolucionário na biologia da qualidade da luz, do mecanismo e qualitativo à pesquisa quantitativa e de otimização sobre a inter-relação com variáveis ambientais;
Comercialização da Internet móvel e tecnologias de controle inteligente IoT;
Estufas agrícolas solares distribuídas e fábricas de plantas expandirão e abrirão a aplicação de sistemas de iluminação agrícola LED.

IV. Vantagens do LED Agrícola

No campo da iluminação agrícola, em comparação com as fontes de luz tradicionais, as vantagens do LED são mostradas em:

Luz monocromática: A luz emitida pelo LED é luz monocromática. Espectros de emissão como luz vermelha e luz azul podem ser selecionados e combinados livremente de acordo com as necessidades de diferentes plantas, o que pode melhorar a eficiência de absorção e utilização de energia luminosa pelas plantas.
Fonte de luz fria: O LED é uma fonte de luz fria, que pode iluminar perto da superfície da planta sem causar queimaduras nas folhas. Além disso, seu tamanho é pequeno e a forma da placa da fonte de luz pode ser projetada livremente, melhorando muito a taxa de utilização da fonte de luz e a eficiência do uso da terra, o que é propício para formar um modo de cultivo compacto de vários segmentos, adequado para o modo de produção intensiva de fábricas de plantas fechadas.
Economia de energia, proteção ambiental, longa vida útil: A emissão de luz LED é pura, a eficiência de conversão de energia elétrica é alta e a vida útil é longa, o que pode reduzir as despesas de mão de obra para substituição e manutenção da fonte de luz.

V. Direções de Aplicação

Como fonte de iluminação de plantas, o LED pode ser amplamente utilizado em iluminação suplementar de estufas, fábricas de plantas, fábricas de mudas, fábricas de fungos comestíveis, proteção de plantas e campos de pecuária e aquicultura.

Iluminação suplementar de estufas: Em instalações de cultivo, como estufas de vidro e estufas de plástico, o LED é um complemento à luz natural. Receitas de luz cuidadosamente moduladas podem estabilizar e melhorar a qualidade da planta e aumentar o rendimento.
Fábricas de plantas: Como o estágio mais alto de desenvolvimento da horticultura de instalações, as fábricas de plantas podem ser usadas para a produção em larga escala de vegetais, mudas (mudas de vegetais, arroz, tabaco, etc.) e medicamentos fitoterápicos chineses. A eficiência da produção de vegetais folhosos das fábricas de plantas de luz artificial é 108 vezes maior que a dos campos abertos e pode atingir a produção contínua anual, que é a direção de desenvolvimento das fábricas de plantas, e há uma grande demanda por novas fontes de luz artificial.
Fábricas de mudas: Em fábricas de mudas intensivas, para alcançar um crescimento totalmente controlado artificialmente, no estágio de germinação, fontes de luz artificial são necessárias para controlar o crescimento. A iluminação LED pode aumentar a densidade das plantas, encurtar o tempo de crescimento das culturas e melhorar a saúde geral das plantas.
Fábricas de fungos comestíveis: O grau de industrialização de fungos comestíveis é alto. A maioria dos fungos comestíveis não tem altos requisitos de intensidade de luz, mas tem requisitos rigorosos de qualidade da luz. Os efeitos de rendimento e qualidade são grandes e o controle do ambiente de luz é muito importante. A escala de industrialização das fábricas de fungos comestíveis é grande, os benefícios econômicos são altos, o investimento em lâmpadas é relativamente pequeno e a demanda por atualizações de lâmpadas e sistemas de controle é grande.
Proteção de plantas: As lâmpadas armadilha de insetos LED são importantes ferramentas de controle físico, que podem reduzir o uso de pesticidas e manter a segurança ecológica.
Campos de pecuária e aquicultura: Experimentos mostram que a luz verde, a luz azul e suas combinações podem promover significativamente o crescimento e o desenvolvimento de frangos de corte. Granjas de frangos de corte: A iluminação contínua pode promover o crescimento de frangos de corte. Aquicultura artificial: Matar bactérias e reduzir a possibilidade de doenças em peixes.

VI. Processo de Desenvolvimento de Iluminação Agrícola LED

A iluminação de plantas LED precisa ser adaptada às condições locais e formular soluções personalizadas para cada projeto. O fluxo de trabalho é o seguinte:

Entender as necessidades do cliente: O cliente precisa aumentar o rendimento, reduzir o consumo de energia ou alcançar a produção contínua anual;
Fornecer receita de luz: De acordo com o efeito que o cliente precisa alcançar, especialistas em plantas personalizam a receita de luz para o cliente e criam condições ideais de crescimento;
Produção, instalação e aplicação do produto: Fornecer aos clientes soluções de iluminação e planos de design ideais;
Acompanhamento: Manutenção regular por especialistas em plantas e gerentes de contas.

VII. Gargalos de Desenvolvimento

Tecnologia e custo são os dois principais fatores limitantes que restringem a aplicação em larga escala de fontes de luz LED na agricultura.

Nível técnico: Ajustar a receita de luz é o núcleo técnico da iluminação agrícola. Ajustar a receita de luz enfrenta principalmente os seguintes problemas:

(1) Natureza multidisciplinar da iluminação agrícola: Se a iluminação de plantas e a iluminação animal forem incluídas no escopo da iluminação agrícola, as disciplinas envolvidas incluem botânica, zoologia, bioestatística, tecnologia de iluminação e tecnologia de controle, etc. Entre elas, o conhecimento no campo da biologia é a parte mais importante da iluminação agrícola.

(2) Complexidade da iluminação agrícola: A complexidade da iluminação agrícola inclui dois aspectos: agricultura e iluminação. O primeiro estuda um número muito grande de espécies e, para cada espécie, também existem muitos fatores condicionais influentes. Como vários elementos básicos do crescimento das plantas, luz solar, ar, água, além disso, sementes, solo, ambiente circundante, como temperatura, umidade, mudanças climáticas, etc., também afetam o crescimento das plantas. Em termos de iluminação, também existem múltiplas variáveis, incluindo espectro de iluminação, intensidade, tempo e ciclo, forma de luz (estado estacionário ou pulso), etc.

(3) Dificuldade de experimentos de iluminação agrícola: Os fatores que afetam o crescimento das plantas incluem temperatura, umidade, ar, umidade, componentes nutricionais, sementes, luz, etc. Entre eles, a luz inclui intensidade de irradiação, espectro, tempo de irradiação, ciclo de irradiação, método de irradiação, etc. Existem muitas amostras de teste, o período de tempo do teste é muito longo e a iluminação agrícola tornou-se uma pesquisa demorada, trabalhosa e que consome espaço. Em um experimento de iluminação suplementar de Dendrobium officinale relatado anteriormente, em uma estufa com um total de 6 canteiros (cobrindo uma área de um mu), 153 lâmpadas LED e 8 lâmpadas fluorescentes foram instaladas e depuradas, e 644 amostras foram marcadas. A coleta de dados foi realizada por 7 meses, completando 3 lotes de quase 200.000 dados, e as melhores condições de iluminação foram obtidas por meio de análise.

(4) Diversidade de indicadores de avaliação: Os indicadores de vida nos quais a iluminação agrícola se concentra incluem o crescimento das plantas, o conteúdo de certos componentes, etc. Um refinamento adicional pode ser a área foliar da planta, rizoma, altura total, cor, etc., e os componentes incluem açúcar, clorofila e outros indicadores múltiplos. A complexidade nos indicadores de avaliação aumenta a dificuldade da pesquisa de iluminação agrícola.

(5) Em suma, a iluminação agrícola LED é uma engenharia de sistema otimizada integrada, um assunto intersetorial, não apenas um produto simples de chips de luz vermelha mais luz azul mais lâmpadas. O crescimento da cultura sob espectro contínuo pode obter a energia da banda espectral necessária para o crescimento e desenvolvimento de acordo com seu próprio estágio de crescimento e ambiente, e se crescer apenas sob duas bandas, é impossível alcançar a melhoria da qualidade dos alimentos, o aumento do rendimento por unidade de área, o consumo de energia e material mais econômico e alcançar o máximo retorno sobre o investimento e benefícios sociais.

Fator de custo: O custo do LED é atualmente também um gargalo que restringe sua aplicação em larga escala na produção agrícola. Como o custo de uso é muito alto, não apenas na China, mas mesmo em países como Holanda, Israel e Japão, que promovem vigorosamente as aplicações agrícolas de iluminação LED, a iluminação LED ainda é limitada a culturas de alto valor agregado, como flores, ervas e vegetais folhosos.

VIII. Projetos Nacionais de Apoio à Pesquisa Científica

Japão | O governo japonês propôs a “Sexta Industrialização” em 2009, cujo núcleo é aplicar tecnologias como LED e geração de energia solar para construir “fábricas de plantas”.
Coreia do Sul | A Coreia do Sul investiu 3 bilhões de won (cerca de 16 milhões de RMB) em 2010 para pesquisar e desenvolver acessórios e tecnologias essenciais de cultivo de TI-LED, e um dos principais componentes do sistema é a fonte de luz artificial de plantas LED.
EUA | O Departamento de Agricultura dos EUA financiou a Universidade de Purdue com 4,88 milhões de dólares americanos para um projeto de pesquisa de 4 anos para avaliar e melhorar a aplicação de LED em estufas.
Holanda | A Holanda é atualmente o país com o melhor desenvolvimento de fábricas de plantas. Novas estufas sustentáveis de economia de energia para culturas, combinando fontes de luz LED e monitoramento automático remoto, etc.
Taiwan | O Instituto de Pesquisa de Tecnologia Industrial de Taiwan liderou o estabelecimento da “Associação de Desenvolvimento da Indústria de Fábricas de Plantas de Taiwan” em 2011, e gigantes como Epistar, Everlight e Foxconn desenvolveram conjuntamente fábricas de plantas LED.
China | Em 2013, o financiamento total para o Programa Nacional 863 “Pesquisa de Tecnologia de Produção de Fábrica de Plantas Inteligentes” foi de 46,11 milhões de yuans, incluindo sete tópicos, envolvendo fontes de luz de economia de energia LED de fábrica de plantas, controle ambiental de economia de energia de acoplamento luz-temperatura, fábricas de plantas de luz artificial e demonstração integrada de fábrica de plantas de luz natural.

Publicado em: 7 de jun de 2016 · Modificado em: 12 de dez de 2025