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Gewächshaus 2.0

Stromversorgungen für die »künstliche Sonne« im Gewächshaus

8. November 2018, 10:56 Uhr | Von Stefan Bergstein, Product Manager Power Supplies bei Emtron electronic

Einer der am schnellsten wachsenden Anwendungsbereiche der Beleuchtungstechnik ist das »Horticulture Lighting«, der Einsatz von Licht zur Beschleunigung des Wachstums von Pflanzen. Bei der Auswahl der richtigen Stromversorgung für derartige Anlagen gibt es einiges zu beachten.

Im Jahr 2050 werden neun Milliarden Menschen die Erde bevölkern, schätzen Wissenschaftler. Für deren Ernährung werden neue Methoden des Pflanzenanbaus nötig werden. Ansätze wie Urban Gardening und Vertical Farming sollen bei geringstmöglichem Flächenbedarf die Produktivität des Nahrungsmittelanbaus steigern. Gemeinsam ist diesen Ansätzen die Notwendigkeit für künstliche Beleuchtung, um auch diejenigen Bereiche mit Licht zu versorgen, die kein natürliches Sonnenlicht erhalten. Licht aber ist für die Aufzucht von Pflanzen unentbehrlich – ohne Licht gibt es keine Photosynthese und damit auch kein pflanzliches Wachstum. Auch heute übliche „horizontale“ Gewächshäuser kommen kaum ohne zusätzliches Kunstlicht aus.

Um die Pflanzen mit dem lebensnotwendigen Licht zu versorgen, sind heute vielfach noch Natriumdampf-Hochdrucklampen im Einsatz. Diese Lampen, für die auch häufig das Kürzel HPS-Lampen (für High-Pressure Sodium) geläufig ist, gelten mit einem Lichtstrom um 100 Lumen/Watt als recht energieeffizient. Im Gegensatz zu den hinsichtlich des Energieverbrauchs noch besseren Natriumdampf-Niederdrucklampen erzeugen sie kein gänzlich monochromatisches Licht im Na-Spektrum (gelb), sondern auch einen längerwelligen Anteil, der mit 670 Nanometer exakt in jenen Teil des Lichtspektrums fällt, der bei vielen Pflanzen für die Photosynthese von essenzieller Bedeutung ist. Dieser Umstand ist bedeutend genug, um der HPS-Lampe in Gewächshaus-Anwendungen meist den Vorzug gegenüber der Niederdrucklampe zu geben.

Allerdings lässt auch die HPS-Technik noch umfangreichen Spielraum für Wünsche. Ihr immer noch relativ hoher Energieverbrauch etwa macht sich nachteilig bei den Kosten bemerkbar. Zudem erzeugt die Lampe eine signifikante Verlustwärme, sodass zwischen Pflanzen und Beleuchtung ein vergleichsweise großer Abstand gehalten werden muss. Dieser Umstand wiederum beschränkt den Einsatzbereich dieser Lichtquellen auf Anlagen mit Decken-Lichtsystemen. Gleichzeitig setzt es dem Bestreben nach möglichst effektiver Raumnutzung in den Vertical-Farming-Anlagen enge Grenzen. Wegen der hohen Wärmeerzeugung benötigen HPS-beleuchtete Farming-Anlagen zudem eine intensive Bewässerung.

All diese Gründe lassen die LED-Beleuchtung als Technik der Wahl für den Einsatz bei innovativen Gewächshäusern erscheinen. Sie benötigt deutlich weniger Energie als alle anderen Beleuchtungsarten. Gleichzeitig überzeugt die LED durch eine enorm hohe Lebensdauer – Hersteller von LEDs der aktuellen Generation sprechen von 50.000 Betriebsstunden und mehr. Beides, die Langlebigkeit ebenso wie der niedrige Energiebedarf, machen die LED für Anwender interessant, die mit spitzem Stift rechnen. Doch diese Lichttechnik hat noch mehr zu bieten. Weil sie kaum Wärme abstrahlen, können LEDs sehr nahe an die Pflanzen heranrücken. Zudem leuchten LEDs je nach Bauart einen breiten Winkel von bis zu 150 Grad aus. Diese beiden Eigenschaften ermöglichen eine optimale Nutzung des knappen Raums in den Gewächshäusern. Weitere Vorteile ergeben sich aus dem flexibel definierbaren Farbspektrum, den vielfältigen Optionen bei der Gestaltung der Leuchtkörper und den umfassenden Steuerungsmöglichkeiten.