Der Anbau in Gewächshäusern ist zwar keine neue Technologie, aber mit der wachsenden Weltbevölkerung und dem Trend zur Nachhaltigkeit wird eine einfache, aber dennoch hocheffiziente und standardisierte Nahrungsmittelproduktion in den kommenden Jahren immer mehr zur Normalität werden und einen neuen Landwirtschaftssektor eröffnen, der die neuesten Technologien aus den Bereichen Biowissenschaften und Ingenieurwissenschaften beinhaltet.

Durch die Fortschritte in den Bereichen Beleuchtung, Beheizung, Bewässerung und Steuerung können mittlerweile riesige, künstlich beleuchtete Gewächshäuser in geschlossenen Räumen errichtet werden. 

Hallengewächshaus mit LED

Abb.1: Beispiele von Hallengewächshäusern mit LED-Beleuchtung

Diese Anlagen können im Vergleich zu konventioneller Landwirtschaft und Low-Tech-Gewächshäusern deutlich höhere Erträge erzielen. Die verschiedenen Pflanzenentwicklungsstadien können durch die Nutzung unterschiedlicher Lichtwellenlängen gesteuert werden, um höhere Erträge zu erzielen oder die Wachstumszeiten zu verkürzen. Ein geschlossener Wasserkreislauf sorgt für einen nachhaltigen Wasserverbrauch.

Auch die Bekämpfung bzw. Eliminierung von Insekten-, Pilz- oder Bakterienschädlingen ist durch das geschlossene System effektiver. Darüber hinaus kann der CO2-Fußabdruck der Nahrungsmittelproduktion und -versorgung durch den Bau von Anlagen in der Nähe von Ballungszentren deutlich reduziert werden, da Transportwege verkürzt bzw. der allgemeine Transportbedarf reduziert wird. Einer der bedeutendsten Fortschritte für den stetig wachsenden Einsatz von Indoor-Gewächshäusern ist die Weiterentwicklung der LED-Technologie.

Ursprünglich waren LEDs sehr teuer, aber mit dem Fortschritt in der Herstellung werden LEDs immer mehr zur bevorzugten Lösung für den Indoor-Anbau. LEDs können jetzt so gestaltet werden, dass sie sehr spezifische Lichtwellenlängen emittieren und dabei extrem robust und im Vergleich zu anderen Beleuchtungstechnologien relativ klein sind. Darüber hinaus sind LEDs langlebig, haben einen niedrigen Energiebedarf und erzeugen nicht so viel Wärme, wodurch sie besonders effizient sind. Dadurch werden die Betriebskosten von großen Hallengewächshäusern erheblich gesenkt.

Allerdings ist zu beachten, dass jede Pflanzenart unterschiedlich auf verschiedene Kombinationen von Lichtwellenlänge und Intensität reagiert. Darüber hinaus werden für verschiedene Pflanzenarten unterschiedliche physikalische Eigenschaften benötigt. Zum Beispiel ist es wünschenswert, dass Salatgemüse dünne, leichte Blätter hat, um die Konsistenz beim Verzehr zu verbessern, während bei Aloe Vera dicke Blätter wünschenswert sind, um mehr Latex zu produzieren.

Im Hinblick auf die Blütezeit müssen Zierpflanzen ihre Blüten so lange wie möglich erhalten, während sie in der Ananas die Blütezeit optimal hemmen, um die Erntezeit besser kontrollieren zu können. Deshalb suchen Gewächshausbetreiber und Hersteller von Beleuchtungsanlagen immer wieder nach neuen Wellenlängen-Kombinationen, welche ein speziell abgestimmtes Lichtsprektrum für bestimmte Arten und sogar Sorten (Unterarten) von Pflanzen erzeugen.

Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, bietet Würth Elektronik die WL-SMDC SMD Mono-color Ceramic LED Waterclear Serie an. Das Spektrum von WL-SMDC wurde um die Wellenlängen von 450 nm (Deep Blue), 660 nm (Hyper Red) und 730 nm (Far Red) erweitert, die auf die Absorptionsspektren von photosynthetischen Pigmenten abgestimmt sind. Zusätzlich zu den bestehenden Produkten des Sortiments sind vielfältige Kombinationen möglich, die auf die Zielsorte abgestimmt werden können.
Emissionsspektren
Abb.2: Die Emissionsspektren der WL-SMDC-LEDs überlagert mit den Absorptionsspektren der photosynthetischen Pigmente.

Die Verbesserung der Effizienz, der optischen Leistung, des Preises und der Lebensdauer haben dazu geführt, dass LEDs aus dem Forschungsstadium der Entwicklung zu einer innovativen, praktikablen Alternative zu herkömmlichen Lichtquellen in der Anwendung im Horticulturebereich geworden sind.

Obwohl der genaue Einfluss von Wellenlängenverhältnissen und die Rolle von Wellenlängen außerhalb von Rot und Blau untersucht und verstanden werden muss, werden LEDs in Zukunft Marktanteile von anderen konventionellen Lichtquellen übernehmen und in den kommenden Jahren dominieren. Mit der Freigabe des erweiterten Produktbereiches der WL-SMDC bietet Würth Elektronik LEDs, die für die Photosynthese notwendigen Wellenlängen abdecken und damit ideal auf die Anforderungen der Horticulturebeleuchtung zugeschnitten sind. 

WL-SMDC SMD Mono-color

Abb. 3: Würth Elektronik WL-SMDC SMD Mono-color Ceramic LED Waterclear

Weitere Informationen: www.katalog.we-online.de