هل تستخدم مصابيح النمو الكثير من الكهرباء؟

مقارنة مصابيح LED وأضواء النمو التقليدية

بالمقارنة مع أنظمة الإضاءة التقليدية مثل التفريغ عالي الكثافة (HID) أو مصابيح الفلورسنت، تظهر مصابيح LED المتنامية كفاءة تحويل طاقة أعلى بكثير. وهنا تفصيل:

1. اختبأ أضواء: 

تحظى مصابيح التفريغ عالية الكثافة، مثل مصابيح الهاليد المعدنية (MH) والصوديوم عالي الضغط (HPS)، بشعبية كبيرة في زراعة النباتات بسبب ناتجها الضوئي المكثف. ومع ذلك، فإن الجانب السلبي لها هو إنتاج الحرارة الكبير وعدم كفاءة الطاقة. أشارت دراسة نشرت في مجلة 'الطاقة التطبيقية' عام 2012 إلى أن مصابيح HID تحول حوالي 20-30% فقط من الطاقة الكهربائية إلى ضوء مفيد، بينما يتم إهدار الباقي كحرارة. بالإضافة إلى ذلك، تتطلب أنظمة HID مكونات إضافية مثل الكوابح والعاكسات، مما يزيد من استهلاكها الإجمالي للطاقة.

2. أضواء الفلورسنت: 

تعتبر هذه المصابيح، بما في ذلك مصابيح T5 وT8 ومصابيح الفلورسنت المدمجة (CFLs)، أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من مصابيح HID، والتي تستخدم غالبًا للشتلات والنباتات الصغيرة. 

ومع ذلك، فإن كفاءتها لا تزال أقل مقارنة بمصابيح LED. ذكرت مقالة بحثية في 'Hort Science' في عام 2008 أن مصابيح الفلورسنت تظهر تحويلًا أفضل للطاقة من HIDs ولكن لا تزال لديها قيود في طيف الضوء وإخراج إشعاع نشط ضوئيًا (PAR) أقل لكل واط. وهذا يعني أنها ليست فعالة في عملية التمثيل الضوئي عبر دورة حياة النبات.

3. أضواء LED: 

تمثل مصابيح النمو LED قفزة كبيرة للأمام في الإضاءة البستانية، ويرجع ذلك أساسًا إلى كفاءتها الاستثنائية. 

على عكس مصابيح HID ومصابيح الفلورسنت، يمكن لمصابيح LED تحويل نسبة مذهلة تتراوح من 40 إلى 50% من الطاقة الكهربائية إلى إشعاع نشط ضوئيًا صناعيًا (PAR) قابل للاستخدام، مما يجعلها أكثر كفاءة بشكل ملحوظ. تعني هذه الكفاءة الفائقة أن ضوء النمو LED بقدرة 400 وات يمكن أن يحل محل ضوء نمو الصوديوم عالي الضغط (HPS) بقدرة 600 وات بشكل فعال. 

يكمن مفتاح هذه الكفاءة في قدرة مصابيح LED على إصدار مجموعة كاملة من الضوء، والتي تم تصميمها بشكل مثالي لنمو النباتات، جنبًا إلى جنب مع مخرجاتها الحرارية المنخفضة. 

ويقلل هذا الانبعاث الحراري المنخفض من الحاجة إلى أنظمة تبريد إضافية. أكدت دراسة نشرت عام 2017 في 'التقارير العلمية' فعالية مصابيح LED في الزراعة الداخلية، وسلطت الضوء على قدرتها على خفض استهلاك الطاقة بنسبة تصل إلى 40% مقارنة بطرق الإضاءة التقليدية. 

علاوة على ذلك، فإن العمر الأطول لمصابيح LED يؤدي إلى عدد أقل من عمليات الاستبدال، وبالتالي انخفاض تكاليف التشغيل بمرور الوقت.

الجواب القصير هو:

يعتمد ذلك على القوة الكهربائية / وقت تشغيل / كفاءة لضوء النمو

تستهلك مصابيح النمو الكهرباء لأنها مصممة لتوفير ضوء الشمس الاصطناعي للنباتات.

ومع ذلك، فإن مصابيح النمو LED الحديثة أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من تقنيات الإضاءة التقليدية مثل HPS (الصوديوم عالي الضغط) أو مصابيح الفلورسنت.

لكن كفاءة استخدام الطاقة لا تعني أن مصابيح النمو LED لا تستهلك أي كهرباء.

يعتمد استهلاك الطاقة الفعلي وتكلفة التشغيل على عدة عوامل، بما في ذلك:

• قوة الضوء

• ساعات العمل اليومية

• منطقة النمو ومتطلبات النبات.

إن فهم هذه العوامل يمكن أن يساعد المزارعين على اتخاذ قرارات أكثر ذكاءً وتحسين استثمارهم في الإضاءة.

ما مقدار الكهرباء التي يستخدمها ضوء النمو؟

حساب تكاليف الكهرباء لمصابيح النمو المختلفة

لتحديد تكلفة تشغيل مصابيح النمو، استخدم هذه الصيغة:

التكلفة اليومية = (القدرة الكهربائية × 1000) × عدد الساعات المستخدمة × معدل الكهرباء

على سبيل المثال، إذا كانت تكلفة الكهرباء 0.15 دولار لكل كيلووات في الساعة:

تشمل التكاليف الإضافية التي يجب مراعاتها ما يلي:

• متطلبات التبريد (خاصة لأضواء HID)

• استخدام الكهرباء الصابورة لأنظمة HID

• أنظمة التهوية 

• مرشحات الكربون وتدوير الهواء

قد يشهد المزارعون الذين يستخدمون معدات الزراعة الآلية وأنظمة التعبئة استخدامًا إضافيًا للكهرباء، ولكن هذه الأنظمة غالبًا ما تعمل على تحسين الكفاءة في مجالات تشغيلية أخرى، مما قد يعوض بعض التكاليف.

هل تشغيل مصابيح LED للنمو مكلف؟

بالمقارنة مع تقنيات الإضاءة القديمة بما في ذلك أنظمة HID وأنظمة الفلورسنت، توفر مصابيح النمو LED الحديثة اقتصادًا أفضل بكثير على المدى الطويل للزراعة الداخلية والدفيئة، لعدة أسباب رئيسية:

✅ كفاءة أعلى في تحويل الطاقة

يتم تحويل حصة أكبر من الكهرباء المستهلكة مباشرة إلى الإشعاع النشط الضوئي (PAR)، الذي تعتمد عليه محطات الطاقة الضوئية القابلة للاستخدام في عملية التمثيل الضوئي.

تهدر تركيبات HID التقليدية غالبية الطاقة على شكل حرارة، في حين تحقق مصابيح LED المتميزة كفاءة فوتون ضوئية أعلى بكثير (PPE)، مما ينتج المزيد من الفوتونات القابلة للاستخدام في النبات لكل واط من الطاقة.

✅إخراج حرارة أقل

على عكس مصابيح HPS ومصابيح الهاليد المعدنية التي تشع طاقة حرارية مكثفة على مظلات المحاصيل، فإن مصابيح النمو LED عالية الجودة تولد الحد الأدنى من الحرارة المشعة.

وهذا يقلل من وقت التشغيل والحمل على أنظمة تكييف الهواء والتهوية والتبريد داخل مساحات النمو المغلقة، مما يقلل من تكاليف الطاقة الثانوية التي غالبًا ما يتجاهلها المزارعون.

 

✅ عمر تشغيلي طويل

يمكن أن تعمل صفيفات LED التجارية الموثوقة بشكل مستمر لأكثر من 50000 ساعة.

تتطلب مصابيح HID وأنابيب الفلورسنت استبدالًا متكررًا خلال 10.000 إلى 20.000 ساعة. تؤدي عمليات استبدال التركيبات الأقل إلى تقليل نفقات الصيانة المتكررة وتقليل وقت توقف الإنتاج.

 

✅تحكم في الطاقة قابل للتعديل

تسمح وظيفة التعتيم المدمجة للمزارعين بتخصيص شدة الإضاءة لتتناسب مع متطلبات المحاصيل عبر مراحل النمو المختلفة (الشتلات، والنمو الخضري، والإزهار). يمكن للمشغلين إعادة الاتصال بالطاقة عندما يكون الحد الأقصى لـ PPFD غير ضروري والقضاء على هدر الطاقة الذي يمكن تجنبه.

على سبيل المثال، يمكن لضوء النمو LED الحديث المصمم باستخدام معدات الوقاية الشخصية العالية أن يولد كميات متساوية أو أكبر من الضوء القابل للاستخدام في النبات مع انخفاض إجمالي استهلاك الطاقة مقارنة بالمصابيح القديمة.

تؤكد بيانات الزراعة الواقعية أن وحدة الإضاءة LED بقدرة 400 وات المحددة جيدًا يمكن أن تتطابق مع الأداء المتنامي لوحدة HPS التقليدية بقدرة 600 وات، مما يوفر وفورات كبيرة ومستمرة في فواتير الكهرباء.

على سبيل المثال، يمكن لمصابيح LED الحديثة التي تنمو مع ارتفاع PPE (فعالية الفوتون الضوئي) أن تنتج المزيد من الضوء القابل للاستخدام في النبات باستخدام كهرباء أقل مقارنة بالمصابيح القديمة.

كيفية تقليل تكاليف الكهرباء الخفيفة؟

يمكن للمزارعين توفير الطاقة عن طريق:

• اختيار ضوء النمو LED عالي الكفاءة

• استخدام أجهزة ضبط الوقت أو وحدات التحكم الذكية

• ضبط شدة الضوء حسب مراحل نمو النبات

• اختيار القوة الكهربائية الصحيحة بدلاً من زيادة حجم النظام

• - تحسين عزل الغرفة وتهويتها

هل ضوء النمو عالي القوة أفضل دائمًا؟

نعتقد أنه ليس بالضرورة.

لا يعني ضوء النمو بقوة 1000 واط نتائج أفضل تلقائيًا. العوامل الرئيسية هي:

• PPFD (شدة الضوء التي تستقبلها النباتات)

• PPF (إجمالي خرج الضوء)

• معدات الوقاية الشخصية (كفاءة الطاقة)

• توحيد توزيع الضوء

• حجم المنطقة المتنامية

غالبًا ما يحقق ضوء النمو LED المصمم جيدًا نتائج أفضل مع استهلاك أقل للكهرباء.

خاتمة

تستخدم مصابيح النمو الكهرباء، لكن مصابيح النمو LED الحديثة مصممة لتحقيق أقصى قدر من نمو النبات مع تقليل تكاليف الطاقة. يمكن أن يساعد اختيار القوة الكهربائية المناسبة ونظام الإضاءة الفعال المزارعين على تحقيق توازن جيد بين أداء المصنع واستهلاك الكهرباء.