LED-verlichting is sterk in opkomst in de tuinbouwsector, waar de lage kosten en hoge efficiëntie het mogelijk maken om de opbrengsten van indoorlandbouw te verhogen. Als gevolg hiervan vertrouwen telers van tomaten, bladgroenten en een breed scala aan andere gewassen op LED's voor hun stadslandbouw. Een hele industrie rond indoorlandbouw begint te bloeien.

Om deze groei van groen aan te drijven, kiezen tuinbouwers vaak voor krachtigere LED-verlichting in het bereik van 1.000W. Hoewel er talrijke opties zijn voor 1.000W-lampen op de markt, zijn er minder keuzes om ze van stroom te voorzien. Een van de weinige stroomvoorzieningsopties die helderdere indoorboerderijen mogelijk maakt, is de MEAN WELL HVGC-1000, een unieke driver die een belasting van 1.000W aankan en tegelijk interessante nevenvoordelen biedt, zoals IoT-connectiviteit en slim dimmen.

De opbloei van LED's in de tuinbouw

 Indoorlandbouw kwam traditioneel het meest voor in landbouwcentra in koudere gebieden met kortere zomers, waar het groeiseizoen werd verlengd door het gebruik van kunstmatige verlichting. Vroeger waren hogedruknatrium(HPS)-lampen de beste keuze voor indoorlandbouw.

Hoewel er in het verleden is geprobeerd HPS-verlichting te vervangen door LED's, was het moeilijk om de HPS-lampen volledig te vervangen vanwege de hogere kosten en de beperkte beschikbaarheid van LED-armaturen.

Solid-state verlichting is echter aanzienlijk verbeterd, en telers hebben geleerd dat LED-armaturen dankzij hun lagere warmteontwikkeling in vergelijking met HPS dichter bij de gewassen geplaatst kunnen worden. Verticale boerderijen hebben ook de voordelen van LED-gebruik aangetoond voor het telen van planten op locaties met beperkte fysieke ruimte. Daarnaast bieden LED's de mogelijkheid om het kleurenspectrum van het licht fijn af te stemmen om de hoogste opbrengst voor een bepaald gewas te realiseren.

Zo blijkt bijvoorbeeld uit een onderzoek van Wageningen University and Research dat het gebruik van aanvullende LED-verlichting in tomatenkassen de opbrengst met 11 procent kan verhogen in vergelijking met aanvullende HPS-armaturen.

Hoewel de legalisering van cannabis in delen van de VS heeft bijgedragen aan een toename van onderzoek naar indoorlandbouw, is het zeker niet het meest gangbare gewas dat met LED-verlichting wordt geteeld, legt Kai Li, productmanager bij MEAN WELL, uit.

“Tomaten staan op nummer één, en er zijn ook veel bladgroenten,” aldus Li. “Maar LED-tuinbouwverlichting heeft zich sterk ontwikkeld dankzij marihuana, omdat dat een stuk winstgevender is, waardoor er veel meer middelen zijn gestoken in onderzoek en ontwikkeling van LED-verlichtingstechnologie. Inmiddels zijn LED-tuinbouwlampen op een punt beland waarop ze veel betaalbaarder en veel volwassener zijn. De hele industrie van LED-kweeklampen heeft daarvan geprofiteerd en wordt nu voor veel verschillende gewassen gebruikt.”

Als gevolg hiervan is er als het ware van de ene op de andere dag een hele industrie ontstaan die zich toelegt op indoorlandbouw, met bedrijven zoals AppHarvest die 's werelds grootste LED-installatie in een kas bouwen. Met een oppervlakte van 60 acre beschikt deze indoorboerderij over een LED-verlichtingssysteem van 15 miljoen dollar, al zal er 's winters ook HPS-verlichting worden gebruikt voor warmte naast licht. In een ander project heeft de Nederlandse teler Bryte ook een tomatenkas van 8,3 hectare gebouwd met LED-verlichting.

Deze niche-industrie bloeit om verschillende redenen. Lokale stadslandbouw kan helpen de voetafdruk van grote openluchtboerderijen te verkleinen en de Central Valley in Californië te ontlasten van de logistieke druk die gepaard gaat met het vervoeren van verse producten door de VS. Dit betekent minder druk op een regio die al met droogte kampt, en een verminderde behoefte aan transport. Indoorlandbouw is ook ideaal voor regio's die te maken hebben met slechte of vervuilde bodem- en grondwaterbronnen, waardoor het mogelijk wordt om lokaal producten te telen.

Krachtige LED's van stroom voorzien

Gezien de omvang en reikwijdte van veel indoorlandbouwprojecten zijn grootschalige verlichtingsoplossingen noodzakelijk. Maar zelfs als de omvang van een kas niet de 60 acre bereikt, kunnen grotere lampen of groepen lampen de voorkeur hebben, afhankelijk van de opzet. Dit betekent dat er behoefte is aan krachtigere verlichting, zoals 1.000W-arrays of zelfs meerdere arrays die minder energie verbruiken. Er zijn echter niet veel 1.000W-voedingen op de markt.

De HVGC-1000 beschikt over slim dimmen en IoT-integratie. (Afbeelding met dank aan MEAN WELL.)

Een van de weinige beschikbare 1.000W-drivers is de HVGC-1000 van MEAN WELL. De enige andere concurrent is eigenlijk een 1.200W-apparaat, maar omdat kassen mogelijk worden omgebouwd naar LED vanuit populaire 1.000W HPS-armaturen, is 1.200W te veel vermogen—tenzij er plannen zijn voor een volledige herbedrading van het systeem. Bovendien is de 1.200W-driver ook meer dan twee keer zo groot als de HVGC-1000, terwijl hij slechts 20 procent meer energie levert.

Volgens Kai Li was het niet de bedoeling van MEAN WELL om specifiek een driver voor landbouwtoepassingen te ontwikkelen; het bleek eerder toevallig dat het apparaat goed paste bij de door LED gedreven groei in de tuinbouw. Dit is deels te danken aan de flexibiliteit van de voeding en het vermogen om te communiceren met IoT-hulpapparatuur.

De HVGC-1000-driver beschikt over ingebouwde drie-in-één dimming (0 tot 10V DC, 10V PWM-signaal of weerstand), met de optie om DALI 2.0 of slimme timerdimming te gebruiken. Dit betekent dat gebruikers een verscheidenheid aan dimapparaten kunnen inzetten die ze mogelijk al hebben, waaronder de digitale verlichtingsinterface DALI 2.0, waarmee het mogelijk is om de driver te dimmen, te bewaken en te besturen. Met slim dimmen is het mogelijk om het dimgedrag van de driver rechtstreeks te programmeren, zonder gebruik van een computer.

De bovengenoemde functies, in combinatie met de 12V/500mA-hulpvoeding van de driver, maken het mogelijk om dimcontrollers en de IoT-hardware aan te sluiten die nodig is voor slimme besturings- en bewakingstoepassingen.

“Je kunt een slimme sensor op de driver aansluiten die gebruikmaakt van de hulpvoeding,” legt Li uit. “Ze zijn in staat om de bedrijfsstatus van de driver te bewaken en de driver draadloos of bedraad te besturen, hem in en uit te schakelen vanuit een controlekamer en te weten of de driver werkt of functioneert. Dit is belangrijk voor toegang en bewaking op afstand. Bij kantoorverlichting kun je de ruimte binnenlopen en zien of het licht uit is, maar op een grote installatielocatie kun je niet elke dag de hele site aflopen om te zien of alle lampen werken. Hiermee kun je vanuit het besturingssysteem zien dat, bijvoorbeeld, lamp #7 in rij #22 is uitgevallen, zodat je onderhoud kunt voorbereiden.”

Li wees er ook op dat draadloos dimmen kan worden toegepast om de kosten van een armatuuropstelling te verlagen, zodat gebruikers geen extra set elektrische kabels naar de controller hoeven te leggen. Nog belangrijker is dat dimmen kan worden gebruikt om de lichtefficiëntie te maximaliseren. Slimme sensoren kunnen worden gebruikt om aanwezigheid of daglicht te detecteren, zodat lampen automatisch en intelligent kunnen worden geconfigureerd om onder de juiste omstandigheden in te schakelen.

In dit opzicht wordt de HVGC-1000 in het bijzonder op de markt gebracht als een product met een zeer hoog vermogensconversierendement van tot wel 96 procent, wat betekent dat slechts vier procent van het vermogen als warmte verloren gaat. Tegelijkertijd accepteert het systeem een breed bereik aan ingangsspanningen van 180 tot 528VAC, met modellen die zijn afgestemd op verschillende nominale stroomsterktes variërend van 1320mA tot 7000mA. Dit staat in contrast met andere drivers die doorgaans slechts één combinatie van spanning en stroom toestaan die het maximale vermogen levert. De HVGC-1000 kan echter, afhankelijk van de behoeften van de klant, werken bij een lagere of hogere stroomsterkte, wat de algehele energie-efficiëntie verbetert.

Verder dan LED-verlichting voor de tuinbouw

Als de hausse in LED-verlichting en stadslandbouw zich voortzet zoals voorspeld, zal de sector vanzelf grotere arrays van LED-verlichting zien worden ingezet, wat noodzakelijkerwijs zal betekenen dat er krachtigere drivers nodig zijn. Omdat LED-verlichting nu efficiënter en vaak kosteneffectiever is dan traditionele verlichting, zou het niet verrassend zijn als dezelfde trend uit de tuinbouw overslaat naar andere sectoren.

Verbeteringen in krachtige LED-technologie zouden hun vruchten kunnen afwerpen in sectoren die grote lampen op hoge masten vereisen, zoals op luchthavens, in zeehavens en in stadions. Het gebruik van slim dimmen of IoT-apparaten in combinatie met krachtige LED-arrays zou deze locaties uiteindelijk in staat kunnen stellen om armaturen op intelligente wijze te bewaken en te besturen, op een manier die de algehele energie-efficiëntie verbetert en de kosten verlaagt. Om dit mogelijk te maken, hebben zij echter wel de juiste driver nodig, en op dit moment is de HVGC-1000 de enige op de markt die deze mogelijkheden kan bieden.

Meer informatie over de MEAN WELL HVGC-1000.

[Bron: Engineering.com]