Les éclairages LED brillent de mille feux dans le secteur horticole, où leur faible coût et leur haute efficacité permettent d'augmenter les rendements de l'agriculture en intérieur. Résultat, les producteurs de tomates, de légumes-feuilles et d'une grande variété d'autres produits comptent sur les LED pour leurs fermes urbaines. Toute une industrie de l'agriculture en intérieur commence à fleurir.

Pour alimenter cette croissance de la verdure, les horticulteurs peuvent se tourner vers des éclairages LED plus puissants, dans la gamme des 1 000 W. Bien qu'il existe de nombreuses options d'éclairages de 1 000 W sur le marché, les choix pour les alimenter sont plus restreints. L'une des rares solutions d'alimentation électrique capables de permettre des fermes intérieures plus lumineuses est le MEAN WELL HVGC-1000, un driver unique capable de supporter une charge de 1 000 W tout en offrant des avantages annexes intéressants, tels que la connectivité IoT et la gradation intelligente.

L'épanouissement des LED dans l'horticulture

 L'agriculture en intérieur a traditionnellement été la plus répandue dans les centres agricoles situés dans des régions plus froides aux étés plus courts, prolongeant la saison de croissance grâce à l'utilisation de l'éclairage artificiel. Par le passé, les lampes au sodium haute pression (HPS) étaient le meilleur choix pour l'agriculture en intérieur.

Si le remplacement de l'éclairage HPS par des LED a déjà été tenté par le passé, il était difficile de remplacer entièrement les lampes HPS en raison du coût plus élevé et de la disponibilité limitée des luminaires LED.

Cependant, l'éclairage à semi-conducteurs s'est considérablement amélioré, les producteurs ayant appris que, grâce à leur chaleur réduite par rapport aux HPS, les luminaires LED peuvent être placés plus près des cultures. Les fermes verticales ont également démontré les avantages de l'utilisation des LED pour la culture de plantes dans des lieux à l'espace physique limité. De plus, les LED offrent la possibilité d'ajuster finement le spectre chromatique des éclairages afin de produire le meilleur rendement pour une culture donnée.

Par exemple, selon une étude de l'Université et Centre de recherche de Wageningen, l'utilisation d'un éclairage LED d'appoint dans les serres de tomates peut augmenter le rendement de 11 % par rapport à un éclairage HPS d'appoint.

Bien que la légalisation du cannabis dans certaines régions des États-Unis ait contribué à une augmentation de la recherche sur l'agriculture en intérieur, ce n'est certainement pas la culture la plus répandue cultivée sous éclairage LED, explique Kai Li, chef de produit chez MEAN WELL.

« Les tomates arrivent en tête, et il y a aussi beaucoup de légumes-feuilles », a déclaré Li. « Mais l'éclairage horticole LED a beaucoup évolué grâce au cannabis, car c'est bien plus rentable, donc beaucoup plus de ressources ont été consacrées à la recherche et au développement de la technologie d'éclairage LED. Aujourd'hui, les éclairages horticoles LED ont atteint un stade où ils sont bien plus abordables et bien plus matures. L'ensemble de l'industrie des éclairages de culture LED en a profité, et ils sont utilisés pour de nombreuses cultures différentes. »

En retour, toute une industrie dédiée à l'agriculture en intérieur s'est développée apparemment du jour au lendemain, avec des entreprises comme AppHarvest qui ont construit la plus grande installation LED de serre au monde. Avec ses 60 acres, la ferme intérieure dispose d'un système d'éclairage LED de 15 millions de dollars, bien qu'elle utilisera également un éclairage HPS en hiver pour la chaleur en complément de la lumière. Dans un autre projet, le producteur néerlandais Bryte a également construit une serre de tomates de 8,3 hectares utilisant des éclairages LED.

Cette industrie de niche s'épanouit pour diverses raisons. L'agriculture urbaine locale peut aider à réduire l'empreinte des grandes fermes en plein air, tout en soulageant la Central Valley de Californie des pressions logistiques liées à l'expédition de produits frais à travers les États-Unis. Cela signifie moins de stress pour une région déjà touchée par la sécheresse, et un besoin réduit de transport. L'agriculture en intérieur est également idéale pour les régions touchées par des ressources en sols et en eaux souterraines pauvres ou polluées, permettant de cultiver des produits localement.

Alimenter des LED puissantes

Compte tenu de la taille et de l'ampleur de nombreux projets d'agriculture en intérieur, des solutions d'éclairage à grande échelle seront nécessaires. Mais même si la taille d'une serre n'atteint pas 60 acres, des éclairages plus grands ou des groupes d'éclairages pourraient être préférables, selon la configuration. Cela signifie qu'il faut se tourner vers des éclairages plus puissants, comme des ensembles de 1 000 W, voire plusieurs ensembles consommant moins d'énergie. Cependant, il n'existe pas beaucoup d'alimentations de 1 000 W sur le marché.

Le HVGC-1000 offre une gradation intelligente et une intégration IoT. (Image gracieuseté de MEAN WELL.)

L'un des rares drivers de 1 000 W disponibles est le HVGC-1000 de MEAN WELL. Le seul autre concurrent est en réalité un appareil de 1 200 W, mais comme les serres peuvent être adaptées aux LED à partir des luminaires HPS de 1 000 W couramment utilisés, 1 200 W représenteraient une puissance excessive, à moins qu'un recâblage complet du système ne soit prévu. De plus, le driver de 1 200 W est également plus de deux fois plus volumineux que le HVGC-1000, alors qu'il n'offre que 20 % d'énergie supplémentaire.

Selon Kai Li, MEAN WELL n'avait pas l'intention de développer un driver spécifiquement pour les applications agricoles ; il se trouve simplement que l'appareil s'est bien intégré au boom horticole porté par les LED. Cela est en partie dû à la flexibilité de l'alimentation et à sa capacité à s'interfacer avec des produits auxiliaires IoT.

Le driver HVGC-1000 dispose d'une fonction de gradation intégrée trois-en-un (0 à 10 V CC, signal PWM 10 V ou résistance), avec la possibilité d'utiliser le DALI 2.0 ou une gradation par minuterie intelligente. Cela signifie que les utilisateurs peuvent employer une variété de dispositifs de gradation qu'ils possèdent peut-être déjà, y compris l'interface d'éclairage numérique DALI 2.0, qui permet de faire varier l'intensité, de surveiller et de contrôler le driver. La gradation intelligente permet de programmer directement le comportement de gradation du driver, sans recourir à un ordinateur.

Ces fonctionnalités, combinées à l'alimentation auxiliaire 12 V/500 mA du driver, permettent de connecter des contrôleurs de gradation et le matériel IoT nécessaire aux applications de contrôle et de surveillance intelligents.

« Vous pouvez avoir un capteur intelligent connecté au driver, en s'appuyant sur l'alimentation auxiliaire », a expliqué Li. « Ils sont capables de surveiller l'état de fonctionnement du driver et de le contrôler sans fil ou par câble, de l'allumer et de l'éteindre depuis une salle de contrôle et de savoir s'il fonctionne. C'est important pour l'accès à distance et la surveillance. Avec un éclairage de bureau, vous pouvez entrer dans la pièce et voir s'il est éteint, mais sur un site d'installation de grande taille, vous ne pouvez pas parcourir tout le site chaque jour pour vérifier que tous les éclairages fonctionnent. Avec cela, vous pouvez savoir grâce au système de contrôle que, par exemple, l'éclairage n°7 de la rangée n°22 s'est éteint, afin de préparer la maintenance. »

Li a également souligné que la gradation sans fil pourrait être mise en œuvre pour réduire le coût de l'installation d'un luminaire, afin que les utilisateurs n'aient pas à faire courir un jeu supplémentaire de câbles électriques jusqu'au contrôleur. Plus important encore, la gradation peut être utilisée pour maximiser l'efficacité lumineuse. Des capteurs intelligents peuvent être utilisés pour détecter la présence ou la lumière du jour, afin que les éclairages puissent être configurés pour s'allumer automatiquement et intelligemment dans les conditions appropriées.

À cet égard, le HVGC-1000 en particulier est commercialisé comme présentant une efficacité de conversion de puissance très élevée, allant jusqu'à 96 %, ce qui signifie que seulement quatre pour cent de la puissance se dissipe sous forme de chaleur. Dans le même temps, le système accepte une large plage de tensions d'entrée de 180 à 528 V CA, avec des modèles adaptés à différents courants nominaux allant de 1 320 mA à 7 000 mA. Cela contraste avec d'autres drivers qui ne permettent généralement qu'une seule combinaison de tension et de courant offrant la puissance maximale. Le HVGC-1000, en revanche, peut fonctionner à un courant plus faible ou plus élevé selon les besoins du client, améliorant ainsi l'efficacité énergétique globale.

Au-delà de l'éclairage LED horticole

Si le boom de l'éclairage LED et du jardinage urbain se poursuit comme prévu, l'industrie verra naturellement se déployer des ensembles plus grands d'éclairages LED, ce qui impliquera nécessairement des drivers plus puissants. Étant donné que les éclairages LED sont désormais plus efficaces et souvent plus économiques que l'éclairage traditionnel, il ne serait pas surprenant de voir cette même tendance de l'horticulture s'étendre à d'autres industries.

Les améliorations apportées à la technologie LED de forte puissance pourraient féconder des domaines nécessitant de grands éclairages montés sur de hauts mâts, comme dans les aéroports, les ports maritimes et les stades. L'utilisation de la gradation intelligente ou de dispositifs IoT combinés à de puissants ensembles LED pourrait finalement permettre à ces sites de surveiller et de contrôler intelligemment les luminaires, de manière à améliorer l'efficacité énergétique globale et à réduire les coûts. Pour rendre cela possible, cependant, ils auront besoin du driver approprié et, à l'heure actuelle, le HVGC-1000 est le seul sur le marché capable d'offrir ces capacités.

Pour en savoir plus sur le MEAN WELL HVGC-1000.

[Source : Engineering.com]