LED-Leuchten erstrahlen im Gartenbausektor, wo ihre niedrigen Kosten und hohe Effizienz es ermöglichen, die Erträge aus dem Indoor-Anbau zu steigern. Infolgedessen verlassen sich Anbauer von Tomaten, Blattgemüse und einer Vielzahl anderer Erzeugnisse für ihre städtischen Farmen auf LEDs. Eine ganze Branche des Indoor-Anbaus beginnt zu erblühen.

Um dieses Wachstum im Grünen anzutreiben, greifen Gartenbauer möglicherweise zu leistungsstärkeren LED-Leuchten im Bereich von 1.000 W. Obwohl es zahlreiche Optionen für 1.000-W-Leuchten auf dem Markt gibt, gibt es weniger Möglichkeiten, sie mit Strom zu versorgen. Eine der wenigen Stromversorgungsoptionen, die hellere Indoor-Farmen ermöglichen kann, ist der MEAN WELL HVGC-1000, ein einzigartiger Treiber, der eine Last von 1.000 W bewältigen kann und dabei einige interessante Zusatznutzen bietet, wie IoT-Konnektivität und intelligente Dimmung.

Das Erblühen von LEDs im Gartenbau

 Der Indoor-Anbau war traditionell am weitesten verbreitet in landwirtschaftlichen Zentren in kälteren Regionen mit kürzeren Sommern, wo die Wachstumsperiode durch den Einsatz künstlicher Beleuchtung verlängert wird. In der Vergangenheit waren Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) die beste Wahl für den Indoor-Anbau.

Obwohl in der Vergangenheit versucht wurde, die HPS-Beleuchtung durch LEDs zu ersetzen, war es aufgrund der höheren Kosten und der begrenzten Verfügbarkeit von LED-Leuchten schwierig, die HPS-Lampen vollständig auszutauschen.

Die Festkörperbeleuchtung hat sich jedoch erheblich verbessert, und Anbauer haben festgestellt, dass LED-Leuchten dank ihrer geringeren Wärmeentwicklung im Vergleich zu HPS näher an den Pflanzen platziert werden können. Vertikale Farmen haben zudem die Vorteile der LED-Nutzung für den Pflanzenanbau an Orten mit begrenztem physischem Platz gezeigt. Darüber hinaus bieten LEDs die Möglichkeit, das Farbspektrum der Leuchten fein abzustimmen, um den größtmöglichen Ertrag für eine bestimmte Kultur zu erzielen.

Laut einer Studie der Universität und Forschungseinrichtung Wageningen kann beispielsweise der Einsatz von ergänzender LED-Beleuchtung in Tomatengewächshäusern den Ertrag im Vergleich zu ergänzenden HPS-Leuchten um 11 Prozent steigern.

Obwohl die Legalisierung von Cannabis in einigen Teilen der USA zu einer Zunahme der Forschung im Bereich Indoor-Anbau beigetragen hat, ist es sicherlich nicht die dominierende Kultur, die mit LED-Beleuchtung angebaut wird, erklärt Kai Li, Produktmanager bei MEAN WELL.

„Tomaten stehen an erster Stelle, und es gibt auch viel Blattgemüse“, sagte Li. „Aber die LED-Gartenbaubeleuchtung hat sich durch Marihuana stark weiterentwickelt, weil es viel profitabler ist, sodass viel mehr Ressourcen in die Forschung und Entwicklung der LED-Beleuchtungstechnologie geflossen sind. Jetzt haben LED-Gartenbauleuchten einen Punkt erreicht, an dem sie viel erschwinglicher und viel ausgereifter sind. Die gesamte Branche der LED-Wachstumsleuchten hat davon profitiert und wird für viele verschiedene Kulturen eingesetzt.“

Im Gegenzug ist scheinbar über Nacht eine ganze, dem Indoor-Anbau gewidmete Branche entstanden, wobei Unternehmen wie AppHarvest die weltweit größte LED-Gewächshausanlagegebaut haben. Auf 60 Acres verfügt die Indoor-Farm über ein LED-Beleuchtungssystem im Wert von 15 Millionen US-Dollar, obwohl im Winter zusätzlich zur Beleuchtung auch HPS-Lampen zur Wärmeerzeugung eingesetzt werden. In einem weiteren Projekt hat der niederländische Anbauer Bryte ebenfalls ein 8,3 Hektar großes Tomatengewächshaus mit LED-Leuchten gebaut.

Diese Nischenbranche blüht aus einer Vielzahl von Gründen auf. Die lokale städtische Landwirtschaft kann dazu beitragen, den Flächenbedarf großer Freilandfarmen zu verringern und gleichzeitig Kaliforniens Central Valley von dem logistischen Druck zu entlasten, der mit dem Versand frischer Erzeugnisse in die gesamten USA verbunden ist. Das bedeutet weniger Belastung für eine bereits von Dürre geplagte Region und einen geringeren Transportbedarf. Der Indoor-Anbau eignet sich zudem ideal für Regionen, die von schlechten oder verschmutzten Boden- und Grundwasserressourcen betroffen sind, da er den lokalen Anbau von Erzeugnissen ermöglicht.

Versorgung leistungsstarker LEDs

Angesichts der Größe und des Umfangs vieler Indoor-Landwirtschaftsprojekte werden groß angelegte Beleuchtungslösungen erforderlich sein. Aber selbst wenn die Größe eines Gewächshauses nicht 60 Acres erreicht, könnten je nach Aufbau größere Leuchten oder Gruppen von Leuchten vorzuziehen sein. Das bedeutet, dass man zu leistungsstärkeren Leuchten greifen muss, etwa zu 1.000-W-Arrays oder sogar mehreren Arrays, die weniger Energie verbrauchen. Allerdings gibt es auf dem Markt nicht viele 1.000-W-Netzteile.

Der HVGC-1000 bietet intelligente Dimmung und IoT-Integration. (Bild mit freundlicher Genehmigung von MEAN WELL.)

Einer der wenigen erhältlichen 1.000-W-Treiber ist der HVGC-1000 von MEAN WELL. Der einzige andere Wettbewerber ist eigentlich ein 1.200-W-Gerät, aber da Gewächshäuser möglicherweise von den gängigen 1.000-W-HPS-Leuchten auf LEDs umgerüstet werden, wären 1.200 W zu viel Leistung — es sei denn, es ist eine vollständige Neuverkabelung des Systems geplant. Darüber hinaus ist der 1.200-W-Treiber auch mehr als doppelt so groß wie der HVGC-1000, obwohl er nur 20 Prozent mehr Energie liefert.

Laut Kai Li hatte MEAN WELL nicht die Absicht, einen Treiber speziell für landwirtschaftliche Anwendungen zu entwickeln; es hat sich vielmehr einfach so ergeben, dass das Gerät gut in den LED-getriebenen Gartenbau-Boom passte. Dies ist teilweise auf die Flexibilität des Netzteils und seine Fähigkeit zurückzuführen, mit IoT-Zusatzprodukten zu kommunizieren.

Der HVGC-1000-Treiber verfügt über eine integrierte 3-in-1-Dimmfunktion (0 bis 10 V DC, 10-V-PWM-Signal oder Widerstand) mit der Option, DALI 2.0 oder intelligente Timer-Dimmung zu verwenden. Das bedeutet, dass Benutzer eine Vielzahl von Dimmgeräten einsetzen können, die sie möglicherweise bereits besitzen, einschließlich der digitalen Beleuchtungsschnittstelle DALI 2.0, mit der sich der Treiber dimmen, überwachen und steuern lässt. Intelligente Dimmung ermöglicht es, das Dimmverhalten des Treibers direkt zu programmieren, ohne einen Computer zu verwenden.

Die genannten Funktionen ermöglichen in Verbindung mit der 12-V/500-mA-Hilfsstromversorgung des Treibers den Anschluss von Dimmreglern und der für intelligente Steuerungs- und Überwachungsanwendungen erforderlichen IoT-Hardware.

„Man kann einen intelligenten Sensor an den Treiber anschließen, der auf die Hilfsstromversorgung zurückgreift“, erklärte Li. „Sie können den Betriebsstatus des Treibers überwachen und den Treiber drahtlos oder kabelgebunden steuern, ihn von einem Kontrollraum aus ein- und ausschalten und wissen, ob der Treiber funktioniert. Das ist wichtig für den Fernzugriff und die Überwachung. Bei einer Bürobeleuchtung kann man in den Raum gehen und sehen, ob sie ausgeschaltet ist, aber an einem großen Installationsstandort kann man nicht jeden Tag das gesamte Gelände abgehen, um zu prüfen, ob alle Leuchten funktionieren. Damit kann man aus dem Steuerungssystem ablesen, dass beispielsweise Leuchte Nr. 7 in Reihe Nr. 22 ausgefallen ist, sodass man die Wartung vorbereiten kann.“

Li wies auch darauf hin, dass drahtlose Dimmung eingesetzt werden könnte, um die Kosten für die Installation einer Leuchte zu senken, sodass Benutzer keine zusätzlichen Elektrokabel zum Regler verlegen müssen. Noch wichtiger ist, dass Dimmung genutzt werden kann, um die Lichteffizienz zu maximieren. Intelligente Sensoren können eingesetzt werden, um Anwesenheit oder Tageslicht zu erkennen, sodass sich die Leuchten automatisch und intelligent unter den richtigen Bedingungen einschalten lassen.

In dieser Hinsicht wird insbesondere der HVGC-1000 mit einer sehr hohen Leistungsumwandlungseffizienz von bis zu 96 Prozent beworben, was bedeutet, dass nur vier Prozent der Leistung als Wärme abgeführt werden. Gleichzeitig akzeptiert das System einen breiten Bereich von Eingangsspannungen von 180 bis 528 VAC, mit Modellen, die auf unterschiedliche Nennströme von 1320 mA bis 7000 mA zugeschnitten sind. Dies steht im Gegensatz zu anderen Treibern, die in der Regel nur eine einzige Spannungs- und Stromkombination zulassen, die die maximale Leistung liefert. Der HVGC-1000 kann hingegen je nach Bedarf des Kunden mit niedrigerem oder höherem Strom betrieben werden, was die Energieeffizienz insgesamt verbessert.

Jenseits der gartenbaulichen LED-Beleuchtung

Sollte sich der Boom bei LED-Beleuchtung und städtischem Gärtnern wie erwartet fortsetzen, wird die Branche naturgemäß den Einsatz größerer Arrays von LED-Leuchten erleben, was zwangsläufig leistungsstärkere Treiber bedeuten wird. Da LED-Leuchten inzwischen effizienter und oft kostengünstiger sind als herkömmliche Beleuchtung, wäre es nicht überraschend, denselben Trend aus dem Gartenbau auch in anderen Branchen zu sehen.

Verbesserungen bei der Hochleistungs-LED-Technologie könnten Bereiche befruchten, die große, auf hohen Masten montierte Leuchten benötigen, etwa an Flughäfen, in Seehäfen und in Stadien. Der Einsatz von intelligenter Dimmung oder IoT-Geräten in Kombination mit leistungsstarken LED-Arrays könnte diesen Standorten letztlich ermöglichen, Leuchten intelligent zu überwachen und zu steuern, um die Gesamtenergieeffizienz zu verbessern und Kosten zu senken. Um dies zu ermöglichen, benötigen sie jedoch den richtigen Treiber, und derzeit ist der HVGC-1000 der einzige auf dem Markt, der diese Fähigkeiten bieten kann.

Um mehr über den MEAN WELL HVGC-1000zu erfahren.

[Quelle: Engineering.com]