Les serres LED élèvent des lumières
Comment utiliser un éclairage supplémentaire pour maximiser le rendement des cultures tout au long de l'année ?
Entrez dans une serre commerciale en décembre aux Pays-Bas, au Canada ou dans le nord-ouest du Pacifique, et vous verrez quelque chose qui n'existait pas il y a vingt ans : des rangées de luminaires LED montés au-dessus du couvert végétal, fonctionnant silencieusement pendant les courtes journées d'hiver, permettant aux tomates de fructifier et à la laitue de pousser au même rythme qu'en juillet.
Il s'agit d'un éclairage supplémentaire au travail - et cela devient progressivement l'une des décisions d'infrastructure les plus importantes dans la production en serre commerciale moderne.
Ce document est destiné aux exploitants de serres, aux planificateurs d'installations et aux producteurs qui souhaitent une explication claire et pratique de la façon dontla serre LED élèvent des lumièrestravaillez réellement dans des opérations réelles -, depuis le calcul de votre écart DLI jusqu'au choix entre l'éclairage supérieur et l'éclairage intermédiaire-, jusqu'à la compréhension de ce que les chiffres signifient réellement pour vos résultats.
Et voici quelque chose qui mérite d’être dit d’emblée : l’éclairage des serres est fondamentalement différent de l’agriculture verticale ou de la culture en intérieur. La plupart des problèmes que nous constatons dans les projets d’éclairage de serre proviennent des producteurs qui appliquent la logique d’une salle de culture intérieure à un environnement de serre. Si vous vous trompez au stade de la spécification, vous ne perdrez pas seulement en efficacité -, vous vous enfermerez dans des années de coûts énergétiques inutiles et de rendements instables. Les deux ne sont pas identiques, et la différence compte plus que ce que la plupart des fournisseurs vous diront.
Pourquoi les producteurs de serre se tournent vers l'éclairage supplémentaire à LED
Le principal défi de la production commerciale en serre n'est pas la technologie - mais le soleil. La lumière naturelle est incohérente, saisonnière et dépend de la géographie-. Une serre du Minnesota ou d’Écosse reçoit considérablement moins de lumière utilisable en décembre qu’en juin. Une semaine nuageuse au cours d'un mois par ailleurs productif peut pousser un lot entier de culture en dessous de son objectif DLI, ralentissant la croissance, réduisant le rendement et perturbant le calendrier de production dont dépendent vos acheteurs.
Éclairage de serre commercialerésout ce problème - non pas en remplaçant la lumière du soleil, mais en comblant l'écart entre ce que le soleil fournit et ce dont votre culture a réellement besoin.
Le marché mondial de l'éclairage horticole en serre était évalué à environ 2,8 milliards de dollars en 2023 et devrait dépasser 6,5 milliards de dollars d'ici 2028. La croissance est tirée par trois tendances convergentes : les préoccupations croissantes en matière de sécurité alimentaire poussant la production locale-toute l'année, les améliorations de l'efficacité énergétique-rendant l'éclairage supplémentaire LED économiquement viable à grande échelle, et la demande des consommateurs pour des produits de qualité-constante quelle que soit la saison.
Pour les exploitants de serres commerciales, l’analyse de rentabilisation est de plus en plus simple :
Consistance du rendement
Un éclairage supplémentaire stabilise la production agricole au fil des saisons. Au lieu d'une production inférieure de 40 % pendant les mois d'hiver, un système-bien conçu fournit des tailles de lots prévisibles toute l'année-toute l'année -, ce dont les acheteurs des supermarchés et des services alimentaires ont réellement besoin.
Contrôle du temps de cycle
Avec un éclairage supplémentaire, les producteurs peuvent maintenir l'IDD cible quelles que soient les conditions météorologiques, raccourcissant les cycles de culture de 10 à 20 % pendant les périodes de faible luminosité-et permettant davantage de cycles de production par an.
Amélioration de la qualité
Les cultures légèrement-stressées - celles qui ne répondent pas aux objectifs de l'IDD - présentent une baisse de qualité mesurable : teneur en sucre plus faible dans les tomates, structure de la tête plus lâche dans la laitue, densité de fleurs réduite dans les plantes ornementales. Un éclairage supplémentaire empêche cela.
Trois paramètres déterminent chaque décision d’éclairage supplémentaire pour une serre :
DLI (Lumière Quotidienne Intégrale)
Livraison totale de photons sur une journée complète, combinant à la fois la lumière naturelle du soleil et la lumière artificielle. C'est le numéro auquel votre culture répond. Tout le reste est un moyen pour parvenir à une fin.
PPFD
Densité photonique instantanée au niveau de la canopée. La sortie PPFD de votre appareil supplémentaire, combinée aux niveaux de lumière ambiante, détermine si vous atteignez votre objectif DLI.
Photopériode
Nombre total d'heures de lumière par jour. Dans les cultures sensibles à la durée du jour, le contrôle de la photopériode est aussi important que l'intensité lumineuse - et un éclairage supplémentaire vous donne un contrôle précis sur les deux.
Comment fonctionnent les lampes de culture à LED pour serre
Éclairage supplémentaire ou de remplacement complet
Comprendre la différence entre un éclairage supplémentaire et un éclairage de remplacement complet est le fondement de toute décision en matière d’éclairage de serre. Se tromper conduit soit à un sous-investissement - de systèmes qui ne comblent pas réellement l'écart DLI -, soit à un surinvestissement - de systèmes dimensionnés pour la culture en intérieur qui coûtent beaucoup plus cher que ce qu'exige une application en serre.
Éclairage supplémentaireaméliore la lumière naturelle. Le luminaire fonctionne lorsque la lumière naturelle est insuffisante - pendant les heures du matin et du soir, par temps couvert ou pendant les mois d'hiver à faible luminosité-. Il n’est pas conçu pour remplacer entièrement la lumière du soleil. Cela signifie une densité de luminaires inférieure, une puissance totale inférieure et des coûts d'investissement et d'exploitation considérablement inférieurs à ceux d'une salle de culture intérieure complète.
Éclairage de remplacement complet(utilisé dans les fermes verticales et les salles de culture intérieures) remplace entièrement la lumière du soleil. Chaque photon provient du luminaire. Cela nécessite des objectifs PPFD nettement plus élevés, davantage d’appareils et une consommation d’énergie beaucoup plus élevée.
Dans les applications en serre, la plupart des cultures ont besoinPPFD supplémentaire de 50 à 200 µmol/m²/sdu système d'éclairage - bien inférieur aux 200 à 1 200 µmol/m²/s requis pour une culture entièrement en intérieur. Il s’agit d’une distinction importante lors de l’évaluation des spécifications des luminaires et du coût du système.
Éclairage supérieur par rapport à l'éclairage-inter (intra-auvent)
Éclairage supérieur- luminaires montés au-dessus du couvert végétal, dirigeant la lumière vers le bas - est la configuration standard pour la plupart des applications d'éclairage supplémentaire dans les serres. Il est simple à installer, facile à entretenir et efficace pour les cultures à structure de canopée ouverte où la lumière pénètre vers les zones inférieures.
Éclairage LED intra-auvent(également appelé inter-éclairage) - luminaires installés dans le couvert végétal, entre les rangées ou entre les tiges des plantes - sont utilisés pour les cultures hautes et denses comme les tomates, les concombres et les poivrons où le couvert supérieur empêche une lumière importante d'atteindre la zone de fructification. En plaçant des sources lumineuses dans la canopée, l'éclairage inter-fournit du PPFD utilisable directement dans la zone où se produit le développement des fruits, sans nécessiter une intensité lumineuse supérieure-plus élevée.
|
Facteur |
Éclairage supérieur |
Éclairage intra-auvent |
|
Installation |
Montage simple en hauteur |
Installation complexe sur-lignes |
|
Meilleures cultures |
Laitue, herbes, fleurs, propagation |
Tomates, concombres, poivrons |
|
Pénétration de la lumière |
Limité dans un couvert dense |
Directement vers la zone de fructification |
|
Entretien |
Accès facile |
Nécessite une gestion minutieuse des cultures |
|
Contribution typique du PPFD |
50 à 200 µmol/m²/s |
50–150 µmol/m²/s supplémentaires |
|
Indice IP requis |
IP65 minimum |
IP66 recommandé |
Dans de nombreuses-exploitations commerciales de serres de tomates à grande échelle, l'éclairage supérieur etÉclairage LED intra-auventsont utilisés ensemble - les lumières supérieures assurent une couverture globale de la canopée, les lumières inter- activent les zones de fructification inférieures. C’est là que de nombreux projets d’éclairage de serre sur lesquels nous travaillons constatent l’amélioration la plus significative du rendement.
Comment calculer votre écart DLI
C'est l'étape que la plupart des producteurs en serre sautent - et c'est exactement pourquoi leur système d'éclairage ne fournit jamais le rendement escompté. Il s’agit du chiffre le plus important dans vos spécifications d’éclairage, et la plupart des fournisseurs le négligent car il nécessite des données réelles, et pas seulement un catalogue de luminaires.
Étape 1 :Trouvez l'IDD extérieur moyen de votre emplacement par mois. L'USDA et la NASA fournissent des bases de données sur le rayonnement solaire pour la plupart des régions. Exemple : une serre aux Pays-Bas reçoit environ 2 à 4 mol/m²/jour de DLI utilisable en décembre, contre 18 à 22 mol/m²/jour en juin.
Étape 2 :Appliquez votre facteur de transmission de serre. La plupart des serres en verre transmettent 60 à 75 % du rayonnement extérieur. Un DLI extérieur de 3,0 mol/m²/jour devient environ 1,8 à 2,25 mol/m²/jour à l’intérieur de la serre.
Étape 3 :Identifiez l'IDD cible de votre culture. Les tomates ont besoin de 20 à 30 mol/m²/jour. La laitue a besoin de 12 à 17 mol/m²/jour. L'écart entre ce que vous obtenez et ce dont votre culture a besoin est votre objectif d'éclairage supplémentaire.
Étape 4 :Calculez le PPFD supplémentaire requis. Formule:PPFD supplémentaire=écart DLI ÷ (heures de photopériode × 0,0036)
Exemple pour des tomates dans une serre hollandaise en décembre :
- Cible DLI : 22 mol/m²/jour
- DLI naturel à l’intérieur d’une serre : ~2,0 mol/m²/jour
- Écart DLI : 20 mol/m²/jour
- Extension de photopériode prévue : 18 heures au total
- PPFD supplémentaire requis : 20 ÷ (18 × 0,0036) =309 µmol/m²/s
Il s'agit du nombre que vos luminaires doivent fournir à la hauteur de la canopée. Ce n'est pas la sortie nominale du luminaire à 1 mètre. À hauteur de canopée. Vérifiez toujours avec les données photométriques la géométrie réelle de votre installation.
C'est quelque chose que beaucoupla serre commerciale LED élèvent des lumièresles fournisseurs passent sous silence - ils citent la sortie des luminaires, et non le PPFD au niveau de la verrière-à votre hauteur et espacement de montage spécifiques. Ce sont des chiffres très différents, et l’écart entre eux est le point où les projets tournent mal.
Exigences en matière de lampes de culture à LED pour serre par culture
Correspondant à votreLED élèvent des lumières pour serrel’application à votre culture spécifique n’est pas facultative dans la production commerciale. Chaque culture a des exigences DLI distinctes, des objectifs PPFD supplémentaires et des sensibilités spectrales qui déterminent directement dans quelle mesure votre investissement en éclairage améliore réellement le rendement.
Tomates et poivrons
Les tomates et les poivrons sont les cultures fruitières dominantes dans la production commerciale en serre à l'échelle mondiale, et ils représentent l'application d'éclairage supplémentaire la plus exigeante - exigences élevées du DLI, structure de canopée haute nécessitant une prise en compte de l'éclairage intermédiaire et une forte réponse en CO₂ à des niveaux de lumière plus élevés.
|
Paramètre |
Tomates |
Poivrons |
|
Cibler l'IDD |
20 à 30 moles/m²/jour |
18–25 mol/m²/jour |
|
PPFD supplémentaire |
150–300 µmol/m²/s |
150–250 µmol/m²/s |
|
Photopériode |
Jusqu'à 18 heures |
Jusqu'à 16 heures |
|
Spectre |
Large spectre, rouge-dominante |
Large spectre |
|
Réponse CO₂ |
Fort à 800-1 200 ppm |
Modéré à 800-1 000 ppm |
|
Avantage d'éclairage inter- |
Élevé (couverte dense) |
Modéré |
Lampes de culture LED pour tomatesdans les serres commerciales, combinez généralement un éclairage supérieur à 150–200 µmol/m²/s avec un éclairage intermédiaire à 50–100 µmol/m²/s dans la zone de fructification - fournissant un PPFD supplémentaire total de 200–300 µmol/m²/s là où cela compte le plus. Des études menées dans le cadre des programmes de recherche de l'Université de Wageningen ont démontré des améliorations constantes du rendement de 1 % par mol/m²/jour de DLI supplémentaire dans la production de tomates, ce qui rend le calcul du retour sur investissement pour un éclairage supplémentaire simple dans les régions à faible luminosité.
Lampes de culture LED pour poivronssuivez une logique similaire, bien que les poivrons soient un peu plus tolérants aux niveaux de lumière plus faibles que les tomates. Dans les régions aux hivers doux, les poivrons peuvent ne pas nécessiter un éclairage supplémentaire toute l'année-toute l'année -. Une utilisation ciblée pendant les mois les plus bas de l'IDD (généralement de novembre à février dans l'hémisphère nord) offre souvent le rendement le plus rentable-.
Laitue et légumes-feuilles
La production de laitue de serre bénéficie considérablement d'un éclairage supplémentaire pendant les mois d'hiver, avec des exigences PPFD relativement modestes qui rendent l'investissement économique attrayant même pour les opérations à moyenne échelle.
|
Paramètre |
Gamme recommandée |
|
Cibler l'IDD |
12–17 mol/m²/jour |
|
PPFD supplémentaire |
50–150 µmol/m²/s |
|
Photopériode |
16 à 18 heures |
|
Spectre |
Bleu-spectre complet amélioré |
Lampes de culture à LED pour laituedans les applications en serre, les spécifications sont généralement plus simples que celles des systèmes de tomates : - objectifs PPFD inférieurs, aucune exigence d'éclairage intermédiaire et une disposition simple de l'éclairage supérieur-. La valeur principale est la cohérence de la durée du cycle : sans éclairage supplémentaire, les cycles de laitue en serre d'hiver dans les régions à haute -latitude peuvent s'étendre de 30 à 50 % par rapport à la production estivale. Avec un DLI supplémentaire adéquat, les temps de cycle se stabilisent toute l'année-toute l'année.
C’est là que de nombreux exploitants de serres découvrent une source de retour sur investissement inattendue : davantage de cycles de production par an, et pas seulement un rendement par cycle plus élevé.
Fraises et fleurs
Éclairage de fraise de serreet la production de fleurs ornementales impliquent une dimension supplémentaire que les légumes-fruits et les légumes-feuilles n'ont pas : la sensibilité à la photopériode. De nombreuses variétés de fraises et cultures ornementales (chrysanthèmes, poinsettias, œillets) fleurissent en fonction de la durée du jour, et pas seulement en fonction de l'intensité lumineuse.
Pour les variétés de fraises à jour neutre-dans des systèmes de serres verticales ou sur banc, les objectifs d'éclairage supplémentaires sont similaires à ceux des autres cultures fruitières - 200–400 µmol/m²/s de PPFD total, avec l'ajout d'un spectre rouge lointain-améliorant la nouaison et le développement des fruits. Pour les variétés sensibles à la photopériode-, une prolongation ou une interruption soigneusement contrôlée de la durée du jour est aussi importante que l'IDD total.
Éclairage de fleurs de serrepour les plantes ornementales, la priorité est souvent accordée au contrôle de la photopériode plutôt qu'à l'intensité brute d'un éclairage d'interruption nocturne de faible niveau - - (aussi peu que 2 à 5 µmol/m²/s pendant 4 heures au milieu de la période d'obscurité) peut être suffisant pour contrôler le moment de la floraison des espèces sensibles à la photopériode -, à un coût d'exploitation très faible.
Lampes de culture à spectre complet pour serreavec des canaux rouge lointain réglables-sont de plus en plus spécifiés pour les opérations de serre mixtes cultivant à la fois des cultures fruitières et des plantes ornementales - la possibilité de régler le spectre par zone donne de meilleurs résultats qu'un seul spectre fixe sur l'ensemble de l'installation.
Semis et propagation
La propagation et la production de plants dans les environnements de serre bénéficient d'un éclairage supplémentaire principalement pour l'uniformité et la cohérence du temps de cycle - les mêmes principes que la propagation verticale en ferme, mais à des niveaux d'intensité inférieurs étant donné la présence de lumière naturelle ambiante.
|
Paramètre |
Gamme recommandée |
|
Cibler l'IDD |
6 à 12 moles/m²/jour |
|
PPFD supplémentaire |
50–120 µmol/m²/s |
|
Spectre |
Bleu-dominante |
|
Photopériode |
16 à 20 heures |
Lampes de culture LED supplémentairespour la propagation en serre, il faut privilégier l’uniformité plutôt que l’intensité. Dans les bancs de propagation comportant plusieurs plateaux, la variation de PPFD de ± 10 à 15 % est la cible - une germination inégale et un enracinement inégal au stade de propagation créent une variation de qualité qui se prolonge tout au long du cycle de production.
Erreurs courantes d'éclairage de serre qui vous coûtent cher en rendement
La plupart des problèmes d'éclairage des serres ne s'annoncent pas d'eux-mêmes. Ils se manifestent discrètement - sous la forme de rendements hivernaux légèrement inférieurs, de qualités de produits incohérentes ou de factures d'énergie qui ne correspondent jamais tout à fait aux prévisions. Dans les projets d’éclairage de serre que nous avons été appelés à examiner, ce sont les erreurs que nous trouvons le plus souvent.
Erreur 1 : Faire fonctionner uniquement en hiver, en ignorant la supplémentation par temps nuageux-
De nombreux exploitants de serres installent un éclairage supplémentaire et le font fonctionner uniquement pendant les mois d’hiver définis. Cela manque une partie importante de la valeur potentielle. Une seule semaine nuageuse en mars ou en octobre peut pousser l'IDD en dessous des objectifs de récolte tout aussi efficacement qu'un jour de décembre. Les systèmes de contrôle basés sur des capteurs-qui déclenchent un éclairage supplémentaire en fonction de-mesures DLI en temps réel - et non de la date du calendrier - surpassent systématiquement les systèmes basés sur le temps-. C'est un point que de nombreux fournisseurs de contrôleurs d'éclairage pour serres ne soulignent pas, car les systèmes basés sur des capteurs- nécessitent une installation plus sophistiquée.
C'est là que la plupart des projets d'éclairage de serre échouent - non pas parce que les luminaires sont mauvais, mais parce que la logique de contrôle n'a jamais été configurée correctement.
Erreur 2 : définir un PPFD supplémentaire trop élevé
Plus de lumière n'est pas toujours préférable -, surtout lorsque la lumière naturelle y contribue déjà. Si votre système-éclaire trop la canopée par une journée ensoleillée, vous payez littéralement de l'électricité pour réduire votre marge bénéficiaire. - pousser le PPFD au-dessus du point de saturation lumineuse de la culture n'apporte aucun rendement supplémentaire tout en augmentant votre facture énergétique. La plupart des producteurs ne réalisent pas ce qui se passe avant de voir la facture d'électricité. Dans des systèmes-bien conçus,la serre à intensité variable élève des lumièresavec un contrôle de 0 à 10 V intégré aux capteurs de lumière extérieure, ajuste automatiquement la sortie en fonction des -conditions en temps réel -, fournissant un DLI cible efficacement sans sur-éclairage. La plupart des producteurs qui ne disposent pas de ce système perdent 15 à 25 % des économies d'énergie potentielles.
Erreur 3 : ignorer les exigences en matière d'indice de protection IP
Les environnements de serre combinent une humidité élevée, de la condensation, des pulvérisations d’irrigation et des protocoles de nettoyage réguliers qui créent des conditions véritablement humides. Les luminaires sans indice IP adéquat tombent en panne prématurément dans ces environnements - et une panne de luminaire en milieu-cycle, au milieu de l'hiver, coûte cher, bien au-delà du coût de remplacement. IP65 est le minimum pour l’éclairage supérieur d’une serre. Pour les applications d'éclairage inter-plus proches de l'irrigation, IP66 est la spécification appropriée. Tout sérieuxfournisseur d'éclairage de serre commercialedevrait proposer des luminaires classés IP65/IP66 en standard - et non en option premium.
C'est quelque chose que la plupart des fournisseurs ne vous diront qu'après une panne d'un luminaire au milieu du-cycle au milieu de l'hiver -, qui est la période la plus coûteuse à découvrir.
Erreur 4 : Pas d'intégration entre l'éclairage et les contrôles environnementaux
Un éclairage supplémentaire augmente la température de la canopée et le taux de transpiration. L'éclairage à pleine intensité sans ajustement du CVC, de la ventilation et de l'irrigation en réponse crée des déséquilibres d'humidité et un stress thermique qui compensent en partie les avantages de rendement d'une augmentation du DLI. L’éclairage et le contrôle environnemental doivent être conçus comme un système intégré. C'est là que nous constatons le plus grand écart entre ce que les producteurs attendent d'une mise à niveau de l'éclairage et ce qu'ils obtiennent réellement -, car le fournisseur d'éclairage et le fournisseur de climatisation sont souvent des entreprises différentes, travaillant indépendamment.
Erreur 5 : Choisir un éclairage de dessus pour des cultures à couvert dense-sans éclairage intermédiaire-
L'éclairage du dessus pour les tomates et les concombres dans un couvert dense et mature délivre la majeure partie de son PPFD aux 30 à 40 cm supérieurs de la plante. La zone de fructification - où la valeur économique est réellement de - en reçoit une fraction.Éclairage LED intra-auventrésout ce problème directement, mais de nombreux opérateurs ne découvrent sa valeur qu'après une saison complète de résultats sous-optimaux avec un éclairage de pointe seul. C'est la raison cachée pour laquelle votre retour sur investissement n'apparaît jamais sur papier : - vous avez investi dans un éclairage supérieur, avez calculé les chiffres et ne parvenez toujours pas à expliquer pourquoi les rendements hivernaux sont restés stables. La réponse était dans la zone de fructification tout le temps.
Comment concevoir un système d'éclairage LED pour serre
Étape 1 - Calculez votre écart DLI
Comme indiqué ci-dessus, le calcul de l'écart DLI est le point de départ de toute spécification d'éclairage de serre. Faites-le avant de consulter les spécifications des appareils. Données de référence clés pour le calcul de l’écart DLI :
|
Région |
Hiver DLI (extérieur, décembre à février) |
DLI typique en serre (transmission à 60 %) |
|
Pays-Bas / Europe du Nord |
1,5 à 4 moles/m²/jour |
0,9 à 2,4 mol/m²/jour |
|
Nord des États-Unis / Canada |
3 à 8 moles/m²/jour |
1,8 à 4,8 mol/m²/jour |
|
Sud des États-Unis / Méditerranée |
8 à 15 moles/m²/jour |
4,8 à 9 mol/m²/jour |
|
Toute l'année-tropiques |
15–25 mol/m²/jour |
9 à 15 moles/m²/jour |
Pour la plupart des exploitations de serres commerciales en Europe du Nord et dans le nord de l'Amérique du Nord, l'éclairage d'appoint hivernal n'est pas facultatif pour les cultures fruitières - l'écart DLI est tout simplement trop grand pour être comblé sans lui.
Étape 2 - Choisissez Top Lighting ou Inter-Lighting.
Le type de culture et la structure du couvert forestier déterminent quelle approche est appropriée :
Utilisez un éclairage supérieur lorsque :
- La hauteur du couvert végétal est inférieure à 60–80 cm
- La culture est de la laitue, des herbes, des fleurs ou de la propagation
- Limites de la structure de la serre lors de l'-installation de l'auvent
Utilisez un éclairage intermédiaire-dans les cas suivants :
- Le couvert végétal dépasse 1,5 m (tomates, concombres, poivrons)
- La canopée supérieure est dense et bloque la pénétration de la lumière
- Le rendement maximal de la zone de fructification est la priorité
Utilisez les deux lorsque :
- Culture fruitière à grande valeur-dans une région à faible-éclairage
- La livraison DLI maximale est requise toute l'année-toute l'année
- Le retour sur investissement des installations justifie un investissement en capital plus élevé
Étape 3 - Sélection et disposition des appareils
Indice IP :IP65 minimum pour l'éclairage supérieur, IP66 pour l'éclairage intermédiaire. Non-négociable dans les environnements de serre.
Type de luminaire : Lampes de culture à LED linéairesetBarres lumineuses de culture LED à spectre completsont la spécification standard pour l'éclairage supérieur des serres commerciales modernes - profil mince pour un ombrage minimal, une distribution uniforme sur la largeur du banc ou de la rangée et un refroidissement passif pour une fiabilité dans les environnements humides.
Espacement et disposition :L’espacement des luminaires détermine l’uniformité du PPFD. Pour la plupart des applications d'éclairage-de haut niveau, ciblez une variation PPFD de ± 15 % ou mieux sur toute la zone de culture. Demandez des données de distribution photométrique complètes (fichiers IES) à n'importe quel fournisseur - et pas seulement des chiffres de production de pointe.
Intégration du contrôleur : A contrôleur d'éclairage de serreL'intégration avec des capteurs de lumière extérieure, la planification des étapes de culture-et la gradation de 0 à 10 V sont essentielles pour les opérations commerciales. La commande marche/arrêt manuelle gaspille de l’énergie et produit une livraison DLI incohérente. Lors de l'évaluation d'unusine de lampes de culture LED à effet de serreou le fournisseur, renseignez-vous spécifiquement sur l'intégration du système de contrôle -, c'est aussi important que la spécification du luminaire lui-même.
Capacité de gradation : Lampes de culture à effet de serre à intensité variableavec un ajustement automatique basé sur un capteur-, réduisez systématiquement la consommation d'énergie de 20 à 35 % par rapport aux systèmes à sortie fixe-fonctionnant sur des minuteries - en évitant le sur-éclairage pendant les journées partiellement ensoleillées.
Efficacité de l’éclairage LED pour serre et retour sur investissement
Les mathématiques énergétiques
Dans une serre commerciale, l’éclairage supplémentaire représente généralement 30 à 50 % de la consommation totale d’électricité pendant les mois d’hiver. L'efficacité de vos appareils - mesurée en EPI (µmol/J) - détermine directement votre coût d'exploitation par unité de DLI livrée.
Si vous n'êtes pas sûr que votre configuration d'éclairage actuelle vous coûte déjà du rendement, c'est la section à lire attentivement. Les chiffres ci-dessous sont basés sur des scénarios d'exploitation réels - et l'écart entre un système sous-performant et un système-bien conçu est plus grand que ce à quoi s'attendent la plupart des producteurs.
Modèle de coût représentatif sur 5-ans pour une serre commerciale de tomates de 5 000 m² (Pays-Bas, fonctionnement de 18 heures pendant 5 mois de faible luminosité, 0,15 $/kWh) :
|
Système |
EPI |
Coût annuel de l’énergie d’éclairage |
Coût sur 5 ans |
|
Éclairage supérieur HPS (1,7 µmol/J) |
1,7 µmol/J |
~$148,000 |
~$740,000 |
|
LED standard (2,5 µmol/J) |
2,5 µmol/J |
~$101,000 |
~$505,000 |
|
LED à haute-efficacité (3,2 µmol/J) |
3,2 µmol/J |
~$79,000 |
~$395,000 |
|
Économie (HPS → LED à haute-efficacité) |
- |
~69 000$/an |
~345 000$ sur 5 ans |
Base de calcul : auvent de 5 000 m², objectif PPFD supplémentaire de 200 µmol/m²/s, nombre de luminaires dérivé de l'EPI et rendement . 5 mois × 18 h/jour de fonctionnement. Les résultats réels varient selon l’installation et le tarif énergétique.
Pour les opérations utilisant actuellement un éclairage supplémentaire HPS - encore courant dans les anciennes installations de serre - il est justifié de passer àla serre commerciale LED élèvent des lumièresest convaincant aux prix actuels de l’énergie. Des périodes de récupération de 18 à 36 mois sont typiques pour les conversions HPS-en-LED, plus rapides sur les marchés à coûts-énergétiques-élevés.
Rendement sur investissement au-delà des économies d’énergie
Les économies d’énergie constituent l’élément de retour sur investissement le plus visible, mais pas toujours le plus important. Dans de nombreux projets de serres commerciales sur lesquels nous avons travaillé, l'amélioration du rendement résultant d'une meilleure cohérence et uniformité du DLI dépasse les économies d'énergie en termes absolus.
Pour les producteurs de tomates, le critère de référence de la recherche de Wageningen, à savoir une amélioration du rendement de 1 % par mole/m²/jour supplémentaire de DLI, se traduit directement en revenus. Une installation de 5 000 m² produisant 60 kg/m²/an à 1,50 $/kg génère 450 000 $ de revenus annuels. Une amélioration de 10 % de l'IDD grâce à un meilleur éclairage supplémentaire=45 000 $ de revenus annuels supplémentaires - souvent supérieurs aux seules économies d'énergie.
Remises et programmes incitatifs
Aux États-Unis et au Canada, les luminaires horticoles LED répertoriés DLC-sont admissibles à des remises sur l'efficacité énergétique des services publics dans de nombreux territoires. Pour les grandes installations de serres, ces remises peuvent compenser 15 à 30 % du coût d'achat des luminaires, améliorant ainsi considérablement le retour sur investissement du projet. Les programmes varient considérablement selon le service public et la région - vérifiez toujours la disponibilité actuelle avant de finaliser les décisions d'achat. Tout crédibleVente en gros lampes de culture à effet de serrele fournisseur doit être en mesure de fournir une documentation à l'appui des demandes de remise pour les produits répertoriés par DLC-.
Lampes de culture à LED pour serre vs éclairage agricole vertical
Comprendre les différences fondamentales entre l'éclairage d'appoint des serres et les systèmes LED pour l'agriculture verticale aide les planificateurs d'installations à éviter les spécifications incompatibles - et à prendre la bonne décision en matière de modèle de production pour leurs cultures et marchés spécifiques.
|
Facteur |
Éclairage LED pour serre |
Éclairage LED pour l'agriculture verticale |
|
Rôle de la source lumineuse |
Supplémentaire (ajoute à la lumière du soleil) |
Remplacement complet (remplace la lumière du soleil) |
|
PPFD requis pour les appareils |
50 à 300 µmol/m²/s |
150 à 1 200 µmol/m²/s |
|
Coût énergétique par m² |
Inférieur |
Plus haut |
|
Variation saisonnière |
Existe (la lumière naturelle varie) |
Aucun (entièrement contrôlé) |
|
Dépendance à l'emplacement |
Oui (la latitude affecte l'IDD naturel) |
Aucun (n'importe quel endroit) |
|
Densité des cultures |
Auvent unique, densité inférieure |
Multi-niveaux, très haute densité |
|
Meilleures cultures |
Tomates, poivrons, concombres, fleurs |
Légumes-feuilles, herbes, micropousses |
|
Coût d'investissement par m² d'auvent |
Inférieur |
Plus haut |
|
Consistance du rendement |
Modéré-élevé (en fonction des conditions météorologiques) |
Très élevé (entièrement contrôlé) |
|
Type de luminaire |
Éclairage supérieur + éclairage intermédiaire- |
Barre linéaire, crémaillère-intégrée |
Le cadre de décision pratique est le suivant : si votre culture est un légume-fruit ou une plante ornementale qui bénéficie d'un apport de lumière naturelle et d'une production de canopée unique, l'éclairage d'appoint en serre offre presque toujours de meilleures économies que l'agriculture verticale. Si votre culture est constituée de légumes-feuilles ou d’herbes aromatiques, nécessite une efficacité spatiale maximale ou doit être totalement indépendante de la géographie et des conditions météorologiques, l’agriculture verticale est plus logique.
La plupart des-exploitations commerciales à grande échelle ne choisissent pas entre les deux : - elles utilisent la production en serre pour les tomates, les concombres et les poivrons, et l'agriculture verticale pour les légumes-feuilles et les fines herbes, en adaptant le modèle de production à l'économie des cultures.
Pour une description complète de la conception du système d'éclairage agricole vertical et des spécifications des cultures, consultez notreÉclairage LED pour l'agriculture verticaleguide.
FAQ
Q : Quelle est la meilleure lampe de culture LED pour une serre commerciale ?
R : Il n'existe pas de meilleur luminaire unique ; - la bonne spécification dépend de votre culture, de votre emplacement, de l'écart DLI et de la structure de la canopée. Pour les tomates et les poivrons : un éclairage supérieur à haut rendement- combiné à un éclairage intermédiaire-pour les zones de canopée dense. Pour la laitue et les fines herbes : éclairage supérieur à spectre complet de moindre-intensité. Pour les plantes ornementales : spectre complet avec capacité de contrôle photopériodique. Dans tous les cas, l'indice minimum IP65, un EPI supérieur ou égal à 2,5 µmol/J et des données photométriques vérifiées constituent des exigences de base.
Q : De quelle quantité de lumière supplémentaire une serre a-t-elle besoin ?
R : Calculez votre écart DLI : le DLI cible moins le DLI réel de la serre provenant de la lumière naturelle. Divisez l'écart par (heures de photopériode × 0,0036) pour obtenir le PPFD supplémentaire requis. Pour la plupart des cultures commerciales en serre en Europe du Nord et en Amérique du Nord, les exigences hivernales supplémentaires en PPFD varient de 100 à 300 µmol/m²/s selon la culture et l'IDD cible.
Q : Quand dois-je utiliser un éclairage d’appoint dans ma serre ?
R : Pour les opérations situées à des latitudes supérieures à 45 degrés N ou 45 degrés S : toute l'année-pour les cultures fruitières, les mois d'hiver pour les légumes-feuilles. Pour les opérations entre 35 et 45 degrés de latitude : mois d’hiver pour les cultures fruitières, facultatif pour les légumes-feuilles. En dessous de 35 degrés de latitude : un éclairage supplémentaire est souvent inutile pour la plupart des cultures, sauf pendant les périodes nuageuses prolongées. Le contrôle basé sur des capteurs-qui déclenche l'éclairage en fonction de-mesures DLI en temps réel est toujours plus efficace que la planification basée sur un calendrier-.
Q : Qu'est-ce que le DLI et pourquoi est-il important pour l'éclairage des serres ?
R : DLI (Daily Light Integral) est la quantité totale de lumière photosynthétiquement active qu'une plante reçoit au cours d'une journée complète, mesurée en mol/m²/jour. Il combine à la fois la lumière naturelle et la lumière artificielle. Le DLI est la principale mesure qui détermine le taux de croissance, le rendement et la qualité des cultures -, et non le seul PPFD. Un appareil délivrant 200 µmol/m²/s pendant 16 heures produit une contribution DLI de 11,5 mol/m²/jour. Comprendre l’IDD est le fondement de toute décision rationnelle en matière d’éclairage de serre.
Q : Les lumières LED des serres doivent-elles être étanches ?
R : Oui - IP65 est le minimum pour l'éclairage supérieur dans les environnements de serre et IP66 pour les applications d'éclairage intermédiaire à proximité de l'irrigation. Les conditions de serre - humidité, condensation, pulvérisation d'irrigation, nettoyage - créent des environnements véritablement humides. Les luminaires sans indice IP adéquat tombent en panne prématurément et créent des risques pour la sécurité. Tout fabricant de lampes de culture à LED pour serre fournissant des opérations commerciales devrait proposer IP65/IP66 comme spécification standard.
Q : Comment puis-je calculer les besoins en éclairage de ma serre ?
R : Suivez le calcul de l'écart DLI en quatre étapes décrit dans ce guide : recherchez le DLI extérieur de votre emplacement par mois, appliquez le facteur de transmission de votre serre, identifiez le DLI cible de votre culture, puis calculez le PPFD supplémentaire requis. Pour un nombre et une disposition précis des luminaires, exécutez une simulation photométrique à l'aide des fichiers IES de votre fournisseur de luminaires - et pas seulement des chiffres de sortie de pointe d'une fiche technique.
Q : Quelle est la différence entre l'éclairage supérieur et l'éclairage intermédiaire dans les serres ?
R : L'éclairage supérieur se monte au-dessus de la canopée et convient aux cultures à faible canopée et à l'éclairage d'appoint général. L'éclairage intermédiaire s'installe dans le couvert végétal et est utilisé pour les cultures hautes et denses comme les tomates et les concombres où la lumière supérieure ne peut pas pénétrer dans la zone de fructification. Pour les cultures fruitières à grande valeur-dans les régions à faible-éclairage, la combinaison des deux approches permet d'obtenir les meilleurs résultats de rendement - et le meilleur retour sur investissement.
Q : Quelle est la durée de récupération de l’éclairage LED pour serre ?
R : Pour les conversions HPS-vers-LED : généralement 18 à 36 mois, en fonction des coûts énergétiques, des heures de fonctionnement et de l'amélioration du rendement. Pour les nouvelles installations ne remplaçant aucun système précédent : 24 à 48 mois sont typiques. Sur les marchés où les coûts énergétiques-élevés-sont élevés (Europe, Japon) ou dans les opérations nécessitant de longues heures supplémentaires, le retour sur investissement peut être aussi court que 12 à 18 mois. Les remises DLC, lorsqu'elles sont disponibles, peuvent réduire le retour sur investissement de 6 à 12 mois.
Si vous planifiez un projet d'éclairage de serre - nouvelle installation ou rénovation - voici la réalité que la plupart des fournisseurs ne diront pas directement : les décisions d'éclairage que vous prenez au stade des spécifications détermineront votre coût énergétique et la cohérence de votre rendement pour les 5 à 10 prochaines années. Une mauvaise décision sur le type de match, l'objectif DLI ou le système de contrôle n'affecte pas seulement cette saison. Cela s’aggrave.
La plupart des clients viennent chez nous après une ou deux saisons de contre-performance inexpliquée. Vous n'avez pas besoin d'attendre aussi longtemps.
Envoyez-nous l'emplacement de votre serre, le type de culture, la superficie du couvert forestier et les données de rendement actuelles. Nous calculerons votre écart DLI, identifierons les points où votre système actuel perd du rendement ou gaspille de l'énergie, et vous fournirons une projection réaliste du retour sur investissement - avant de vous engager dans quoi que ce soit. En tant que fabricant d'éclairage LED pour serres travaillant directement avec les opérations commerciales, nous détectons généralement le problème dans les 24 heures. Avant de prendre cette décision, envoyez-nous votre mise en page.