Le luci LED stanno brillando nel settore orticolo, dove il loro basso costo e la loro alta efficienza stanno rendendo possibile l'aumento delle rese dell'agricoltura indoor. Di conseguenza, i coltivatori di pomodori, verdure a foglia verde e un'ampia varietà di altri prodotti fanno affidamento sui LED per le loro fattorie urbane. Un intero settore dell'agricoltura indoor sta iniziando a fiorire.

Per alimentare questa crescita del verde, gli orticoltori possono rivolgersi a luci LED più potenti nella gamma dei 1.000W. Sebbene sul mercato esistano numerose opzioni di luci da 1.000W, le scelte per alimentarle sono più limitate. Una delle poche opzioni di alimentazione elettrica in grado di rendere possibili fattorie indoor più luminose è il MEAN WELL HVGC-1000, un driver unico capace di gestire un carico di 1.000W offrendo al contempo alcuni interessanti vantaggi collaterali, come la connettività IoT e la regolazione dell'intensità luminosa intelligente.

La fioritura dei LED nell'orticoltura

 L'agricoltura indoor è stata tradizionalmente più diffusa nei centri agricoli situati in regioni più fredde con estati più brevi, estendendo la stagione di crescita grazie all'uso dell'illuminazione artificiale. In passato, le lampade al sodio ad alta pressione (HPS) erano la scelta migliore per l'agricoltura indoor.

Sebbene in passato si sia tentato di sostituire l'illuminazione HPS con i LED, è stato difficile sostituire completamente le luci HPS a causa dei costi più elevati e della disponibilità limitata associati agli apparecchi LED.

Tuttavia, l'illuminazione a stato solido è migliorata notevolmente, e i coltivatori hanno appreso che, grazie al calore ridotto rispetto alle HPS, gli apparecchi LED possono essere posizionati più vicino alle colture. Anche le fattorie verticali hanno dimostrato i vantaggi dell'uso dei LED per coltivare piante in luoghi con spazio fisico limitato. Inoltre, i LED offrono la possibilità di regolare con precisione lo spettro cromatico delle luci per ottenere la resa massima per una determinata coltura.

Ad esempio, secondo uno studio dell'Università e Centro di Ricerca di Wageningen, l'uso dell'illuminazione LED supplementare nelle serre di pomodori può aumentare la resa dell'11% rispetto agli apparecchi HPS supplementari.

Sebbene la legalizzazione della cannabis in alcune parti degli Stati Uniti abbia contribuito a un aumento della ricerca sull'agricoltura indoor, non è di certo la coltura predominante coltivata con illuminazione LED, spiega Kai Li, product manager di MEAN WELL.

“I pomodori sono al primo posto, e ci sono anche molte verdure a foglia verde”, ha dichiarato Li. “Ma l'illuminazione orticola a LED si è molto evoluta grazie alla marijuana, perché è molto più redditizia, quindi sono state destinate molte più risorse alla ricerca e sviluppo della tecnologia di illuminazione LED. Ora le luci orticole a LED hanno raggiunto un punto in cui sono molto più economiche e molto più mature. L'intero settore delle luci LED per la coltivazione ne ha beneficiato ed è utilizzato per molte colture diverse.”

A sua volta, un intero settore dedicato all'agricoltura indoor è cresciuto apparentemente da un giorno all'altro, con aziende come AppHarvest che hanno costruito il più grande impianto LED per serre al mondo. Con i suoi 60 acri, la fattoria indoor dispone di un sistema di illuminazione LED da 15 milioni di dollari, sebbene utilizzerà anche l'illuminazione HPS durante l'inverno per il calore, oltre che per la luce. In un altro progetto, il coltivatore olandese Bryte ha anche costruito una serra di pomodori di 8,3 ettari utilizzando luci LED.

Questo settore di nicchia sta fiorendo per una serie di motivi. L'agricoltura urbana locale può contribuire a ridurre l'impronta delle grandi fattorie all'aperto, oltre ad alleviare la Central Valley della California dalle pressioni logistiche associate alla spedizione di prodotti freschi in tutti gli Stati Uniti. Ciò significa meno stress su una regione già colpita dalla siccità e una minore necessità di trasporto. L'agricoltura indoor è inoltre ideale per le regioni colpite da risorse di suolo e falde acquifere scarse o inquinate, rendendo possibile la coltivazione di prodotti a livello locale.

Alimentare LED potenti

Date le dimensioni e la portata di molti progetti di agricoltura indoor, saranno necessarie soluzioni di illuminazione su larga scala. Ma anche se le dimensioni di una serra non raggiungono i 60 acri, luci più grandi o gruppi di luci potrebbero essere preferibili, a seconda della configurazione. Ciò significa ricorrere a luci più potenti, come array da 1.000W o persino più array che utilizzano meno energia. Tuttavia, sul mercato non ci sono molti alimentatori da 1.000W.

L'HVGC-1000 offre regolazione dell'intensità luminosa intelligente e integrazione IoT. (Immagine per gentile concessione di MEAN WELL.)

Uno dei pochi driver da 1.000W disponibili è l' HVGC-1000 di MEAN WELL. L'unico altro concorrente è in realtà un dispositivo da 1.200W, ma poiché le serre potrebbero essere riconvertite ai LED a partire dai comuni apparecchi HPS da 1.000W, 1.200W sarebbero una potenza eccessiva, a meno che non siano in programma il completo ricablaggio di un sistema. Inoltre, il driver da 1.200W è anche più del doppio delle dimensioni dell'HVGC-1000, pur offrendo solo il 20% di energia in più.

Secondo Kai Li, MEAN WELL non intendeva sviluppare un driver specificamente per applicazioni agricole; piuttosto, si è semplicemente dato il caso che il dispositivo si adattasse bene al boom orticolo trainato dai LED. Ciò è dovuto in parte alla flessibilità dell'alimentatore e alla sua capacità di interfacciarsi con prodotti ausiliari IoT.

Il driver HVGC-1000 dispone di una funzione di dimmerazione integrata tre-in-uno (0-10V DC, segnale PWM a 10V o resistenza), con la possibilità di utilizzare il DALI 2.0 o la dimmerazione tramite timer intelligente. Ciò significa che gli utenti possono impiegare una varietà di dispositivi di dimmerazione che potrebbero già possedere, tra cui l'interfaccia di illuminazione digitale DALI 2.0, che rende possibile regolare, monitorare e controllare il driver. La dimmerazione intelligente consente di programmare direttamente il comportamento di dimmerazione del driver, senza l'uso di un computer.

Le funzionalità sopra citate, abbinate all'alimentazione ausiliaria da 12V/500mA del driver, rendono possibile collegare controller di dimmerazione e l'hardware IoT necessario per applicazioni di controllo e monitoraggio intelligenti.

“È possibile collegare un sensore intelligente al driver, sfruttando l'alimentazione ausiliaria”, ha spiegato Li. “Sono in grado di monitorare lo stato operativo del driver e controllare il driver in modalità wireless o cablata, accenderlo e spegnerlo da una sala di controllo e sapere se il driver sta funzionando correttamente. Questo è importante per l'accesso remoto e il monitoraggio. Con una luce da ufficio, si può entrare nella stanza e vedere se è spenta, ma in un grande sito di installazione non si può percorrere l'intero sito ogni giorno per verificare che tutte le luci funzionino. Con questo sistema, si può sapere dal sistema di controllo che, ad esempio, la luce n. 7 nella fila n. 22 si è spenta, così da poter programmare la manutenzione.”

Li ha inoltre sottolineato che la dimmerazione wireless potrebbe essere implementata per ridurre il costo dell'installazione di un apparecchio, in modo che gli utenti non debbano stendere un set aggiuntivo di cavi elettrici fino al controller. Ancora più importante, la dimmerazione può essere utilizzata per massimizzare l'efficienza luminosa. I sensori intelligenti possono essere utilizzati per rilevare la presenza di persone o la luce diurna, in modo che le luci possano essere configurate per accendersi automaticamente e in modo intelligente nelle condizioni appropriate.

A questo proposito, l'HVGC-1000 in particolare viene commercializzato come dispositivo che offre un'efficienza di conversione di potenza molto elevata, fino al 96%, il che significa che solo il quattro percento della potenza viene dissipato sotto forma di calore. Allo stesso tempo, il sistema accetta un'ampia gamma di tensioni in ingresso, da 180 a 528VAC, con modelli adattati a diverse correnti nominali comprese tra 1320mA e 7000mA. Questo contrasta con altri driver che tipicamente consentono solo una combinazione di tensione e corrente in grado di fornire la potenza massima. L'HVGC-1000, tuttavia, può funzionare con una corrente più bassa o più alta a seconda delle esigenze del cliente, migliorando complessivamente l'efficienza energetica.

Oltre l'illuminazione LED orticola

Se il boom dell'illuminazione LED e del giardinaggio urbano continuerà come previsto, il settore vedrà naturalmente l'implementazione di array di luci LED più grandi, il che comporterà necessariamente driver più potenti. Poiché le luci LED sono ora più efficienti e spesso più convenienti rispetto all'illuminazione tradizionale, non sarebbe sorprendente vedere la stessa tendenza dell'orticoltura estendersi ad altri settori.

I miglioramenti nella tecnologia LED ad alta potenza potrebbero impollinare settori che richiedono grandi luci montate su pali alti, come negli aeroporti, nei porti marittimi e negli stadi. L'uso della dimmerazione intelligente o di dispositivi IoT combinati con potenti array LED potrebbe in definitiva consentire a questi siti di monitorare e controllare in modo intelligente gli apparecchi, così da migliorare l'efficienza energetica complessiva e ridurre i costi. Per rendere possibile tutto ciò, tuttavia, sarà necessario il driver adeguato e, al momento, l'HVGC-1000 è l'unico sul mercato in grado di offrire queste capacità.

Per saperne di più su MEAN WELL HVGC-1000.

[Fonte: Engineering.com]