|
|
Evaluatiemiddel Belichting
1 - Algemene informatie
2 - Dynamische DLI
3 - Assimilatiebelichting
4 - Lichtintegratie: Theorie
5 - Lichtintegratie: Resultaten
6 - Warmtestromen
7 - Rekentools
8 - Publicaties
1 - Algemene informatie
1 - Algemene informatie
PAR-licht (Fotosynthetisch Actieve Straling)
- Licht dat door de plant gebruikt kan worden om aan fotosynthese te doen
- Verschillend van metingen met Kipp-solarimeter
- Intensiteit steeds uitgedrukt in µmol/m²/s
Om te weten hoeveel PAR-licht er op het gewas invalt zijn volgende parameters van belang:
- Hoeveelheid PAR-licht van de zon
- Transmissie van de serre
- Hoeveelheid PAR-licht afkomstig van de belichting
|
DLI
Rechts kan je een tabel vinden voor de snelle omzetting van lichteenheden, en dit bij een transmissie van de serre van 75%. Let wel op: dit is enkel geldig voor zonlicht. Wanneer we spreken over licht afkomstig van LED of SON-T-belichting zijn deze omzettingen niet geldig. Deze lichtspectra zijn namelijk verschillend (zie 3 - Assimilatiebelichting). |
De solarimeter, meestal opgesteld buiten de serre, drukt de lichthoeveelheid meestal uit in J/cm². De omzetting van J/cm² naar mol/m² is afhankelijk van het lichtspectrum. Via de rekentool die je kan bereiken via deze link kan je onderstaande tabel berekenen voor verschillende lichttransmissies van de serre.
|
2 - Dynamische DLI
2 - Dynamische DLI
DLI (Dagelijkse Licht Integraal)
- Totale hoeveelheid PAR-licht dat het gewas op één dag ontvangt
- Uitgedrukt in mol/m²/dag
De DLI wordt bepaald door de hoeveelheid zonlicht (PAR) en de geïnstalleerde belichting in de serre. Op het dak van Thomas More staat een weerstation waarin zowel een solarimeter als een PAR-meter geïnstalleerd is. Om zicht te krijgen op de ontvangen lichthoeveelheden van de voorbije dagen verwijzen we de lezer graag door naar onze webpagina (klik hier).
Simulatie van de lichthoeveelheid die verwacht kan worden. DLIzon is de hoeveelheid licht op het gewas in mol/m².dag bij een transmissie van 75%.
Lichthoeveelheden gemeten met het weerstation in Geel. Transmissie in de serre is 75% verondersteld
Een rekentool werd ontwikkeld waarin op maandbasis aangegeven wordt hoeveel licht verwacht kan worden van de zon, en hoeveel licht er van de belichting verwacht kan worden. Deze rekentool kan bereikt worden via volgende link: klik hier
3 - Assimilatiebelichting
3 - Assimilatiebelichting
Assimilatiebelichting wordt in de serre gebruikt om de consument het hele jaar door van kwalitatieve producten te kunnen voorzien. Wanneer we spreken over het energieverbruik van de belichting zijn er drie belangrijke eigenschappen:
Geïnstalleerd vermogen (µmol/m²s)
- Bepaalt hoeveel licht van de belichting ontvangen kan worden
- Onderstaande grafiek geeft de hoeveelheid licht weer dat verwacht kan worden van de belichting afhankelijk van de belichtingsuren en het geïnstalleerd vermogen.
- Voor een snelle berekening: klik hier.
|
Efficiëntie (µmol/J)
Lichtspectrum
Bron absorptiespectra: Jacques en Prahl (2019) [online]
|
|
4 - Lichtintegratie: Theorie
4 - Lichtintegratie - Theorie
4.1 - Inleiding
Lichtintegratie is een methode om de assimilatiebelichting aan te sturen. Het doel van het gebruik van lichtintegratie is om de assimilatiebelichting optimaal in te zetten om een goede, kwalitatieve productie te bekomen. Daarom wordt een beheerste groei nagestreefd waarbij schokken in ontvangen lichthoeveelheden geminimaliseerd worden. Zo kan de plant beter in balans gehouden worden en kan er gelijktijdig energie bespaard worden. Om dit te bereiken wordt de sturing van de belichting gebaseerd op een gewenst DLI-niveau. Dit DLI-niveau zal zo kort mogelijk benaderd worden door de assimilatiebelichting minder lang te laten branden tijdens lichte dagen of wat langer te laten branden tijdens donkere dagen, dit steeds rekening houdende met de voorwaarden die door de plant worden opgelegd, zoals een minimale nachtlengte.
Lichtintegratie is een methode om de assimilatiebelichting aan te sturen. Het doel van het gebruik van lichtintegratie is om de assimilatiebelichting optimaal in te zetten om een goede, kwalitatieve productie te bekomen. Daarom wordt een beheerste groei nagestreefd waarbij schokken in ontvangen lichthoeveelheden geminimaliseerd worden. Zo kan de plant beter in balans gehouden worden en kan er gelijktijdig energie bespaard worden. Om dit te bereiken wordt de sturing van de belichting gebaseerd op een gewenst DLI-niveau. Dit DLI-niveau zal zo kort mogelijk benaderd worden door de assimilatiebelichting minder lang te laten branden tijdens lichte dagen of wat langer te laten branden tijdens donkere dagen, dit steeds rekening houdende met de voorwaarden die door de plant worden opgelegd, zoals een minimale nachtlengte.
Lichtintegratie bestaat uit twee concepten
- Concept 1: Het sturen van de belichting naar een bepaald DLI-niveau
- Concept 2: Rekening houden met de hoeveelheid licht dat in de voorbije N dagen is ontvangen en zo de assimilatiebelichting hieraan aanpassen, rekening houdende met 'lichttekorten' en 'lichtoverschotten'.
4.2 - Concept 1
In de figuur hieronder wordt het idee van lichtintegratie verder uitgewerkt voor een jaar met een gemiddelde hoeveelheid zonlicht. Er wordt gebruik gemaakt van het zonlicht (het gele vlak), en de geïnstalleerde HPS-belichting (oranje vak) om een bepaald DLI-niveau aan te houden doorheen het jaar. In dit voorbeeld wordt de belichting gebruikt om de hoeveelheid PAR-licht van de zon aan te vullen tijdens de winterperiode. In het begin ligt het gewenste DLI-niveau redelijk laag omdat op dat moment de plant nog jong is en minder licht nodig heeft dan een volwassen plant. Tijdens deze groeifase zal de gewenste DLI dan ook geleidelijk toenemen, dit is dan ook de reden dat we dit de dynamische DLI noemen. Vanaf het voorjaar laten we de gewenste DLI verder stijgen. De reden hiervoor is dat er op dat moment meer licht beschikbaar wordt afkomstig van de zon. Dit licht willen we dan maximaal benutten om tot een hogere productie te komen. Opvallend in dit voorbeeld is dat in de periode van week 49 tot week 5 de gewenste DLI niet bereikt kan worden, doordat de hoeveelheid zonlicht in die periode laag is. Ook wordt er in dit voorbeeld uitgegaan van een gemiddeld jaar, wat natuurlijk onbestaand is. Er zijn donkere dagen en lichtrijke dagen die elkaar steeds afwisselen. De gewenste DLI is dan ook iets dynamisch en wordt hier aan aangepast, de dynamische DLI.
In de figuur hieronder wordt het idee van lichtintegratie verder uitgewerkt voor een jaar met een gemiddelde hoeveelheid zonlicht. Er wordt gebruik gemaakt van het zonlicht (het gele vlak), en de geïnstalleerde HPS-belichting (oranje vak) om een bepaald DLI-niveau aan te houden doorheen het jaar. In dit voorbeeld wordt de belichting gebruikt om de hoeveelheid PAR-licht van de zon aan te vullen tijdens de winterperiode. In het begin ligt het gewenste DLI-niveau redelijk laag omdat op dat moment de plant nog jong is en minder licht nodig heeft dan een volwassen plant. Tijdens deze groeifase zal de gewenste DLI dan ook geleidelijk toenemen, dit is dan ook de reden dat we dit de dynamische DLI noemen. Vanaf het voorjaar laten we de gewenste DLI verder stijgen. De reden hiervoor is dat er op dat moment meer licht beschikbaar wordt afkomstig van de zon. Dit licht willen we dan maximaal benutten om tot een hogere productie te komen. Opvallend in dit voorbeeld is dat in de periode van week 49 tot week 5 de gewenste DLI niet bereikt kan worden, doordat de hoeveelheid zonlicht in die periode laag is. Ook wordt er in dit voorbeeld uitgegaan van een gemiddeld jaar, wat natuurlijk onbestaand is. Er zijn donkere dagen en lichtrijke dagen die elkaar steeds afwisselen. De gewenste DLI is dan ook iets dynamisch en wordt hier aan aangepast, de dynamische DLI.
4.3 - Concept 2
Zoals hierboven reeds werd vermeld is het doel van lichtintegratie om de gewenste DLI zo kort mogelijk te benaderen op elke dag van het belichtingsseizoen. In eerste instantie kan men dit doen door enkel rekening te houden met de hoeveelheid zonlicht die voorspeld wordt op de dag zelf. Het concept van lichtintegratie gaat er daarnaast ook vanuit dat er rekening gehouden wordt met de hoeveelheid PAR-licht dat het gewas in het nabije verleden heeft ontvangen. Er wordt gebruik gemaakt van een percentage van de afwijking van de gewenste DLI, of dit nu een tekort is of een overschot, aan licht ontvangen tijdens de voorbije dagen. In onderstaande figuur wordt het gebruik van lichtintegratie schematisch voorgesteld. Wanneer er op Dag-1
(= gisteren) meer licht door het gewas is ontvangen dan de gewenste DLI, dan kan er vandaag energie bespaard worden door minder te belichten. Aangenomen wordt dat de ‘overschot’ aan assimilaten gevormd op dag D-1 door de plant op dag D kunnen worden aangewend.
(= gisteren) meer licht door het gewas is ontvangen dan de gewenste DLI, dan kan er vandaag energie bespaard worden door minder te belichten. Aangenomen wordt dat de ‘overschot’ aan assimilaten gevormd op dag D-1 door de plant op dag D kunnen worden aangewend.
De methode om de gewenste DLI te berekenen staat beschreven in volgend wetenschappelijk artikel:
van Roy et al. 2020
van Roy et al. 2020
5 - Lichtintegratie: Resultaten
5 - Lichtintegratie - Resultaten
Wat lichtintegratie juist betekent wordt uit de doeken gedaan in sectie 4 -Lichtintegratie: theorie. Op deze pagina wordt een vergelijking gemaakt tussen een belichtingssituatie die in werkelijkheid toegepast werd en wat dezelfde situatie zou opleveren wanneer lichtintegratie zou gebruikt worden (zie onderstaand kader). In het belichtingsseizoen 2018-2019 werd in het kader van Glitch een komkommerproef uitgevoerd bij PSKW. De bovenste grafiek geeft aan hoe tijdens deze komkommerproef de belichting aangestuurd werd. Opvallend hierbij is de grote variatie in ontvangen lichthoeveelheid bij opeenvolgende dagen. Lichtrijke en donkere dagen volgen elkaar op (groene lijn). In de onderste grafiek wordt de ontvangen lichthoeveelheid weergegeven als de belichting volgens lichtintegratie zou worden aangestuurd. Het valt op dat de totale lichthoeveelheid die dagelijks op het gewas invalt (rode lijn) redelijk goed de gewenste DLI (zwarte lijn) kan volgen en veel minder grote veranderingen laat zien dan bij de klassieke belichting. Merk op dat de energiebesparing afhankelijk is van de situatie. Zo geven de groene kaders weer wanneer energie bespaard zou kunnen worden. In de rode kader zou het energieverbruik iets hoger zijn dan de werkelijk gebruikte belichtingsstrategie. De reden hiervoor is dat grote schokken in ontvangen lichthoeveelheden vermeden dienen te worden.
Weergave van de gebruikte belichting (boven)tijdens een komkommerproef op PSKW in het de winter van 2018-2019. De onderste grafiek vergelijkt deze belichting met een belichting op basis van lichtintegratie. In beide grafieken vind je op de y-as de DLI op dagbasis in mol/m².
Op Thomas More werd een applicatie ontwikkeld waarmee het mogelijk is om te kijken hoe de belichting best aangestuurd zou worden als men wil belichten door gebruik te maken van lichtintegratie. Dit geeft ook weer hoeveel energiebesparing dit op kan leveren en wat dit zou betekenen voor de ontvangen lichthoeveelheden. Deze applicatie kan gevonden worden via deze link. Als je als tuinder interesse hebt hiervoor, neem dan contact op via [email protected], dan maken we een account voor je aan en helpen we je op weg in deze applicatie.
Tijdens het GLITCH-project werd voor verschillende bedrijfssituaties geanalyseerd wat belichten volgens lichtintegratie zou betekenen. In totaal werden 15 belichtingsevaluaties uitgevoerd. De tabel hieronder geeft een samenvatting van deze resultaten. Algemeen gesteld kunnen we zeggen dat er gemiddeld een energiebesparing van 8,4% kon opgetekend worden als men zou belichten met lichtintegratie, terwijl het gewas in deze periode slechts 3,6% minder licht zou ontvangen.
Tijdens het GLITCH-project werd voor verschillende bedrijfssituaties geanalyseerd wat belichten volgens lichtintegratie zou betekenen. In totaal werden 15 belichtingsevaluaties uitgevoerd. De tabel hieronder geeft een samenvatting van deze resultaten. Algemeen gesteld kunnen we zeggen dat er gemiddeld een energiebesparing van 8,4% kon opgetekend worden als men zou belichten met lichtintegratie, terwijl het gewas in deze periode slechts 3,6% minder licht zou ontvangen.
Lichtintegratie |
Energiebesparing |
Licht |
Minimum |
-1,2 % |
+0,6 % |
Gemiddeld |
-8,4 % |
-3,6 % |
Maximum |
-18,7 % |
-5,3 % |
6 - Warmtestromen
6 - Warmtestromen bij belichting
6.1 - Inleiding
|
De belichting in de kas verbruikt elektriciteit. Deze elektrische energie wordt echter niet allemaal omgezet in licht, maar een deel van deze energie gaat ook 'verloren' in de vorm van warmte. Traditioneel wordt gezegd dat HPS-belichting (SON-T) een grotere warmte-afgifte heeft dan LED-belichting. Om dit na te gaan werden de warmtestromen in kaart gebracht tijdens een komkommerproef bij PSKW waarbij een HPS-belichting en een LED-belichting met elkaar vergeleken werden. Hieruit bleek, verrassend, dat procentueel gezien LED-lampen meer elektrische energie omzetten in warmte dan HPS-lampen (voor meer info).
6.2 - Warmteverdeling
|
Wanneer de lampen aangeschakeld worden, verhoogt de temperatuur ter hoogte van de klimaatbox (de groene en rode lijn in bovenstaande grafiek) in beide compartimenten met 1 °C. De invloed van beide verlichtingssystemen is hier dus heel vergelijkbaar. Echter in de nabijheid van de lamparmaturen zijn de verschillen veel groter: de HPS-lampen (oranje lijn) verhogen de temperatuur hier met 3°C, terwijl de LED-lampen (blauwe lijn) ook hier de temperatuur met ‘slechts’ 1 °C laat stijgen.
Hieruit blijkt dat een HPS-belichting inderdaad meer warmte afgeeft, maar dat deze warmte voornamelijk in de bovenste luchtlagen van de serre blijft hangen. Omdat warme lucht lichter is dan koude lucht, geraakt deze warmte niet bij de planten; tenzij de tuinder er via actieve ventilatie voor zorgt. Na verloop van tijd wordt de serre geventileerd en verlaat deze opgebouwde warmte de serre.
Hieruit blijkt dat een HPS-belichting inderdaad meer warmte afgeeft, maar dat deze warmte voornamelijk in de bovenste luchtlagen van de serre blijft hangen. Omdat warme lucht lichter is dan koude lucht, geraakt deze warmte niet bij de planten; tenzij de tuinder er via actieve ventilatie voor zorgt. Na verloop van tijd wordt de serre geventileerd en verlaat deze opgebouwde warmte de serre.
|
|
De resultaten die hier worden gepresenteerd zijn berekend met de methode die wordt beschreven in dit wetenschappelijk artikel: De Ridder et al. 2020
7 - Rekentools
7 - Rekentools
Deze webpagina bevat een overzicht van de door Thomas More ontwikkelde rekentools in verband met licht in de glastuinbouw.
|
Deze rekentool geeft als resultaat een tabel met eenvoudige omzettingen tussen joules en mol en dit berekent voor de gewenste lichttransmissie van de serre. Link
|
|
Deze rekentool geeft weer hoeveel mol licht er ontvangen kan worden op het gewas en dit afhankelijk van de maand in het jaar, de geïnstalleerde belichting en het aantal belichtingsuren per maand. Link
|
|
Deze rekentool maakt een snelle berekening van de hoeveelheid licht dat je op het gewas kan verwachten met een bepaalde belichting, en dit zowel in mol/m² als in J/cm². Link
|
|
Dit is een applicatie (Link) die ontwikkeld werd om de tuinder te ondersteunen bij het sturen van de belichting met behulp van lichtintegratie. Deze maakt het mogelijk om veel verschillende situaties te berekenen en geeft weer hoeveel energie er mee bespaard kan worden en wat dit betekent voor de ontvangen lichthoeveelheid. Om deze te kunnen gebruiken heb je een account nodig. Stuur hiervoor een mail naar: [email protected].
|
|
Via deze link kom je terecht bij de gegevens die opgemeten zijn met het weerstation dat geïnstalleerd is op het dak van Thomas More. Hier vind je naast gegevens over regen en temperatuur ook lichtmetingen (zowel met solarimeter als met PAR-meter) Link
|
8 - Publicaties
8 - Publicaties
Artikels
Aan de slag met DLI (Proeftuinnieuws februari 2019)
De Ridder et al. 2020 - Convex parameter estimator for grey-box models, applied to characterise heat flows in greenhouses (Biosystems Engineering)
van Roy et al. 2020 - A methodology to identify a target DLI to control supplementary lighting (Acta Horticulturae)
Presentaties
Presentatie Digitale rongang belichting (Lichtintegratie in de praktijk: een energetische analyse) (van minuut 16:21 tot 40:47)
Slides Digitale rondgang belichting (Lichtintegratie in de praktijk: een energetische analyse)
Alle presentaties van de digitale rondgang
Presentatie komkommerteelt met uitleg omtrent lichtintegratie: slotsymposium Glitch
Slides presentatie komkommerteelt met uitleg omtrent lichtintegratie: slotsymposium Glitch
Alle presentaties van het slotsymposium Glitch
Rapporten belichting
Hiervoor verwijzen we naar de specifieke pagina op de Glitch-website
Aan de slag met DLI (Proeftuinnieuws februari 2019)
De Ridder et al. 2020 - Convex parameter estimator for grey-box models, applied to characterise heat flows in greenhouses (Biosystems Engineering)
van Roy et al. 2020 - A methodology to identify a target DLI to control supplementary lighting (Acta Horticulturae)
Presentaties
Presentatie Digitale rongang belichting (Lichtintegratie in de praktijk: een energetische analyse) (van minuut 16:21 tot 40:47)
Slides Digitale rondgang belichting (Lichtintegratie in de praktijk: een energetische analyse)
Alle presentaties van de digitale rondgang
Presentatie komkommerteelt met uitleg omtrent lichtintegratie: slotsymposium Glitch
Slides presentatie komkommerteelt met uitleg omtrent lichtintegratie: slotsymposium Glitch
Alle presentaties van het slotsymposium Glitch
Rapporten belichting
Hiervoor verwijzen we naar de specifieke pagina op de Glitch-website
MEER INFO OVER HET ONDERZOEK DOOR THOMAS MORE UITGEVOERD IN HET KADER VAN GLITCH: klik hier
MEER INFO OVER HET GLITCH-PROJECT: klik hier
MEER INFO OVER HET GLITCH-PROJECT: klik hier
PARTNERS
MET DE STEUN VAN
|
|