Pflanzenwachstum optimieren mit Horticulture Lighting

Wenn die natürliche Lichtquelle Sonne nicht ausreicht, setzen Gewächshäuser zunehmend auf eine künstliche Zusatzbeleuchtung, um das Pflanzenwachstum zu beschleunigen. Ein weiterer Effekt dieser Belichtung: Auch Schädlinge wie zum Beispiel Pilze können dadurch eingedämmt werden und die Qualität der Produkte steigt. Bislang werden dazu oft Natriumdampf-Hochdrucklampen (HPS) eingesetzt, die verbrauchen bei wenig Lichtausbeute viel Energie. Ganz anders LED-Beleuchtungssysteme: Sie überzeugen gegenüber HPS-Leuchten mit niedrigem Stromverbrauch, hoher Lichtausbeute und Lebensdauer, Steuerungsmöglichkeit und deutlich geringeren Gesamtkosten.

Erster Feldversuch mit weißen Vollspektrum-LEDs

In einem speziellen Feldversuch wird genau das im Indoor-Gartenbau getestet. Auf einer Anbaufläche mit zirka 4 Hektar Gewächshäusern und ganzjähriger Bewirtschaftung wird in einem rollierenden System täglich gesät und geerntet. Im Testgebiet wachsen Bohnenkraut, Sauerampfer, Melisse, Dill, Thymian, Kerbel, Majoran und weitere Kräuterpflanzen. »Die Pflanzenvielfalt eignet sich ideal, um die Auswirkung des Lichts auf die Pflanzen zu überwachen«, zeigt Stella Dreyer, Leiterin Forschung & Entwicklung Deutsche Lichtmiete Unternehmensgruppe, auf. Im Pilot-Gartenbaubetrieb sind derzeit marktübliche Natriumdampf-Hochdrucklampen mit 600 W und 1000 W eingesetzt, im Vergleichsfeld werden die Kulturpflanzen von weißen Vollspektrum-LEDs von Nichia bestrahlt. Ziel der Studie ist es, die Pflanzenerträge unter Einfluss gängiger HPS-Leuchten einerseits und hocheffizientem LED-Pflanzenlicht andererseits zu messen und zu vergleichen. Im Sommer 2019 sollen erste Ergebnisse zur Studie vorgestellt werden.

Nahezu wie natürliches Sonnenlicht

Die eigens entwickelten LED-Pflanzenleuchten sind exakt auf die besonderen Anforderungen pflanzlicher Organismen ausgelegt und beleuchten Pflanzen genau in den Wellenlängen, die diese für Photosynthese und Wachstum brauchen. Die Zusammensetzung des Lichts spielt eine entscheidende Rolle für die verschiedenen Pflanzenentwicklungsschritte. »Pflanzen nutzen nur bestimmte Farbspektren des Lichts für die Photosynthese, abhängig von den Absorptionseigenschaften unterschiedlicher Pigmente«, wie Stella Dreyer erklärt, »deshalb hat die spektrale Verteilung des Lichts einen wesentlichen Einfluss auf den Erfolg der Pflanzenbeleuchtung.« Bislang eingesetzte sogenannte Horticulture LEDs sind auf die Spektralbereiche rot, blau und grün beschränkt. Anders die neue weiße LED: Der japanische LED-Hersteller Nichia bietet mit seinem Konzept der phosphor-konvertierten LED – in Form einer weißen Vollspektrum-LED – einen neuartigen Ansatz, der eine beinahe exakte Nachbildung des natürlichen Sonnenlichts (Farbwiedergabeindex nahezu 100 %) ermöglicht. In Tests konnte die positive Wirkung einer weißen phosphor-konvertierten LED hierbei nicht nur für Pflanzen nachgewiesen werden: Die Studien zeigen einen positiven Effekt auch für die Licht- und Arbeitsumgebung der Menschen, die ein solches Umfeld als angenehmer empfinden und auch produktiver arbeiten.

Horticulture LED und Vertical Farming für maximalen Ertrag und Kosteneffizienz

Beim Thema Pflanzenwachstum geht es aber nicht nur um Beschleunigung, sondern um den Ort, das heißt die Anbaufläche an sich. Seit 2008 leben weltweit mehr Menschen in Städten als auf dem Land – Tendenz steigend. Die Verstädterung ist dabei nicht nur ein Thema der boomenden Schwellenländer und Megacities. Allein in Deutschland leben derzeit etwa 77 % der Menschen in Städten, bis 2050 voraussichtlich rund 84 %. Anbauflächen von Gemüse unter Glas oder anderen begehbaren Schutzabdeckungen haben sich laut Statista hierzulande in den letzten fünf Jahren stark ausgedehnt (Gesamtfläche 1.271 Hektar im Jahr 2017).

Doch Anbaufläche wird rar und Ziel muss es sein, Lebensmittel nicht über weite Strecken in die Stadt zu transportieren. Gefragt sind Anbaulösungen, die mit wenig Fläche in urbanen Umgebungen realisiert werden können – Stichwort ‚Vertical Farming‘. In sogenannten Farmscrapers werden auf Etagen und engstem Raum verschiedene Nahrungspflanzen in geschlossenen Kreislaufsystemen angebaut – automatisiert gesteuert und beleuchtet mit einem speziellen LED-Pflanzenlicht für maximalen Ertrag und Kosteneffizienz. Laut Experten sind dabei bis zu dreimal schnellere Ernten zu erzielen als mit konventionellen Anbaumethoden. Zudem können neben Fläche und Wasser auch Dünger und Pflanzenschutzmittel eingespart werden – und durch die urbane Produktion entfallen Transportkosten und umweltschädliche Emissionen.

Vergleichsrechnung HPS- und LED-Beleuchtung Basis: durchschnittliche deutsche Gewächshausfläche von 750 m², ca. 60 Leuchtmittel, Beleuchtungsdauer von 10 Stunden/Tag, Betriebszeitraum von 10 Jahren
Technologie	klassische HPS-Technologie	LED-Technologie Deutsche Lichtmiete
Nötige Leistung	600 W / Leuchte	395 W / Leuchte
Lebensdauer	ca. 15.000 Stunden	bis zu 150.000 Stunden
Stromkosten 10 Jahre	259.200 €	142.200 €
Quelle: Deutsche Lichtmiete

Hohes wirtschaftliches Potenzial

»Horticulture Lighting hat großes Potenzial und zählt derzeit zu den am schnellsten wachsenden Anwendungen im Beleuchtungssektor«, sagt Markus Frank, Leiter Vertrieb Deutsche Lichtmiete Unternehmensgruppe. »Besonders für flächenintensive Betriebe ist dabei das Mietmodell der Deutschen Lichtmiete interessant, bietet es doch die Möglichkeit, ohne eigene Investitionen die Vorteile der LED-Technologie zu nutzen und von besserem Licht bei geringerem Energieverbrauch und reduzierten CO₂-Emissionen zu profitieren.«

Weitere Informationen unter www.lichtmiete.de