Intelligente Beleuchtungssteuerung für Gewächshäuser senkt Kosten

Laut einer Studie von Forschern der University of Georgia könnte ein neues, mit dem Internet verbundenes Beleuchtungssystem für Gewächshäuser die Stromrechnung eines Landwirts drastisch senken.

Kürzlich in Pflanzen veröffentlicht , zeigte die Studie, dass ein prädiktives Beleuchtungssteuerungssystem die Beleuchtung für Pflanzen optimieren kann, indem es das Sonnenlicht vorhersagt und die Beleuchtung nur bei Bedarf einschaltet. Die Daten zeigten, dass Landwirte ihre Stromkosten im Gewächshaus um bis zu 33 % senken konnten, indem sie ihre Beleuchtung optimierten.

An regnerischen oder bewölkten Tagen erhalten Pflanzen zusätzliche Beleuchtung, um den Mangel an Sonnenlicht auszugleichen. Diese Lampen sind zwar effektiv, können aber teuer und ineffizient sein und riesige Mengen an Strom verbrauchen. Ein Bericht des US-Energieministeriums aus dem Jahr 2017 schätzt, dass Gartenbaubeleuchtung jedes Jahr 600 Millionen $ Strom verbraucht.

„Als LED-Leuchten zum ersten Mal auf den Markt kamen, gaben sie uns die Möglichkeit, die Gewächshausbeleuchtung auf einem Niveau zu steuern, das vorher nicht möglich war“, sagte Marc Van Iersel, Professor am College of Agricultural and Environmental Sciences. „Damals wurde viel geforscht, um die Beleuchtung selbst zu optimieren, aber fast niemand arbeitete an der intelligenten Steuerung des Beleuchtungssystems.“

„Der für die Beleuchtung verwendete Strom liegt zwischen 10 % und 30 % der Kosten für den Betrieb eines Gewächshauses“, sagte Van Iersel. „Unsere Forschung begann mit der Idee, dass wir, wenn wir diese Kosten senken können, sehr schnell einen Einfluss auf die Effizienz und Nachhaltigkeit von Gewächshäusern haben können.“

Die Masterstudentin der Elektrotechnik, Shirin Afazli, baute ein Steuerungssystem, das mithilfe von Sensoren die aktuellen Wetterbedingungen misst, und Ph.D. Der Student Sahand Mosharafian und der außerordentliche Professor Javad Mohammadpour Velni entwickelten in ihren Labors Lichtvorhersagealgorithmen. In Kombination kann das System die zukünftige Sonneneinstrahlung vorhersagen. Dadurch kann es die Beleuchtung im Gewächshaus optimieren und den Pflanzen die richtige Lichtmenge geben.

Gewächshäuser werden überwiegend im Winter und Frühling genutzt, daher testete das Team ihr System während beider Vegetationsperioden. Beide Experimente zeigten reduzierte Kosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung des Pflanzenwachstums, jedoch zeigte das neue System im Frühjahr eine größere Wirkung. Es reduzierte die Kosten im Frühjahr um 33 %, im Winter jedoch nur um 4 %. Die meisten Einsparungen erzielt das System, wenn die Sonne scheint. Da die Tage in den Wintermonaten kürzer sind, müssen die Lichter öfter eingeschaltet werden.

Die tatsächlichen Kosteneinsparungen könnten laut den Forschern noch höher ausfallen. Ihre Experimente gingen von festen Stromkosten aus, aber in der realen Welt unterliegen landwirtschaftliche Betriebe einer variablen Preisgestaltung. Das Team hat das System bereits so programmiert, dass es diese Variable berücksichtigt, und plant, zukünftige Forschungsergebnisse zu veröffentlichen, die höhere Sparquoten zeigen. Da die Weltbevölkerung weiter wächst, wird es immer wichtiger, Wege zu finden, mehr Nahrungsmittel mit weniger Ressourcen zu produzieren.