Smarte Beleuchtungssteuerung senkt Gewächshaus-Energiekosten um bis zu 33 %

Ein neues, internetverbundenes Beleuchtungssystem für Gewächshäuser könnte die Stromrechnung eines Landwirts deutlich senken, so eine Studie von Forschern der University of Georgia.

Prädiktive Lichtsteuerung optimiert Ergänzungsbeleuchtung

Die kürzlich in Plants veröffentlichte Studie zeigte, dass ein prädiktives Lichtsteuerungssystem die Beleuchtung für Pflanzen optimieren kann, indem es Sonnenlicht vorhersagt und die Lampen nur bei Bedarf einschaltet. Die Daten zeigten, dass Landwirte ihre Gewächshaus-Stromkosten um bis zu 33 % senken könnten, indem sie ihre Beleuchtung optimieren.

An regnerischen oder bewölkten Tagen erhalten Pflanzen ergänzende Beleuchtung, um den Sonnenlichtmangel auszugleichen. Zwar effektiv, können diese Lampen teuer, ineffizient und riesige Strommengen verbrauchen. Ein Bericht des US-Energieministeriums von 2017 schätzte, dass gärtnerische Beleuchtung jährlich 600 Millionen Dollar Stromkosten verursacht.

„Als LED-Lichter auf den Markt kamen, gaben sie uns die Möglichkeit, Gewächshausbeleuchtung auf einer Ebene zu steuern, die zuvor nicht möglich war“, sagte Marc Van Iersel, Professor am College of Agricultural and Environmental Sciences. „Damals lief viel Forschung zur Optimierung der Lampen selbst, aber fast niemand arbeitete an smarter Steuerung des Beleuchtungssystems.“

„Der Strom für die Lampen macht 10 % bis 30 % der Kosten für den Betrieb eines Gewächshauses aus“, sagte Van Iersel. „Unsere Forschung begann mit der Idee: Wenn wir diesen Kostenblock reduzieren können, können wir sehr schnell Auswirkungen auf Effizienz und Nachhaltigkeit von Gewächshäusern haben.“

System: Sensoren + Vorhersagealgorithmen

Elektrotechnik-Masterstudentin Shirin Afazli baute ein Steuerungssystem, das Sensoren nutzt, um aktuelle Wetterbedingungen zu messen, und Doktorand Sahand Mosharafian und Associate Professor Javad Mohammadpour Velni entwickelten Lichtvorhersagealgorithmen in ihren Laboren. In Kombination kann das System die zukünftige Sonnenlichtmenge vorhersagen. Dies ermöglicht die Optimierung der Lampen im Gewächshaus und gibt Pflanzen die korrekte Lichtmenge.

Gewächshäuser werden vorwiegend im Winter und Frühling genutzt, daher testete das Team ihr System in beiden Anbausaisons. Beide Experimente zeigten reduzierte Kosten bei Erhalt des Pflanzenwachstums, jedoch hatte das neue System im Frühling größeren Einfluss. Es senkte Kosten um 33 % im Frühling, aber nur 4 % im Winter. Das System generiert die meisten Einsparungen, wenn die Sonne scheint. Da Wintermonate kürzere Tage haben, müssen die Lampen häufiger eingeschaltet sein.

Laut Forschern könnten die tatsächlichen Kosteneinsparungen noch höher sein. Ihre Experimente gingen von festen Stromkosten aus, aber in der Realität unterliegen Farmen variabler Preisgestaltung. Das Team hat das System bereits so programmiert, dass es dies berücksichtigt, und plant zukünftige Forschung, die höhere Einsparraten zeigt. Da die Weltbevölkerung weiter steigt, wird es zunehmend wichtig, Wege zu finden, mehr Nahrung mit weniger Ressourcen zu produzieren.