Workshop LichtEvent 2023: LED en de gevolgen voor energiebalans, verdamping en watergift
Structureel hoge energieprijzen versnellen de omschakeling van assimilatiebelichting via SON-T naar LED. Hierdoor kunnen telers hun gewassen efficiënter belichten, maar de energie- of warmtebalans van de plant verandert er ook door. Wat betekent dat voor het gewas en de wijze van telen? In een workshop tijdens het LichtEvent over dit thema deelden Sander Hogewoning (Plant Lighting) en Alex van Klink (Delphy) hun kennis.
Meerdere voordelen
LED-lampen bieden meerdere voordelen ten opzichte van hogedruk natriumlampen, in de volksmond beter bekend als SON-T’s. Zo vragen ze minder energie om eenzelfde hoeveelheid groeilicht (PAR) te genereren, is de lichtoutput eenvoudig en traploos te regelen (dimmen) en is het aangeboden spectrum nauwkeurig af te stemmen op de behoefte en de gewenste ontwikkelingsrichting van het gewas (stuurlicht). En er is nog een verschil. In tegenstelling tot SON-T lampen geven LED-lampen geen stralingswarmte (NIR) af. In kasteelten wordt dat soms als een beperking ervaren, in meerlaagse teeltsystemen is het daarentegen een voordeel.
Minder verdamping onder LED
Plantenfysioloog en directeur Sander Hogewoning van Plant Lighting ging dieper in op de veranderde energiebalans die samenhangt met de transitie naar LED-belichting. Doordat de plant per eenheid groeilicht minder warmte ontvangt, die de drijvende kracht vormt voor de verdamping, kan er onbalans ontstaan tussen de assimilatie (vrijwel geen verschil met SON-T) en de aanvoer van water en nutriënten.
Aan de hand van een natuurkundige vergelijking tussen de twee belichtingsconcepten (SON-T versus LED, beide 200 µmol/m2/sec, toplicht) rekende hij voor dat een gewas in het geval van LED ruwweg de helft aan stralingsenergie ontvangt via het PAR en het NIR spectrum. De ontvangen straling vanuit LED’s (alleen PAR) wordt weliswaar beter geabsorbeerd dan de PAR + NIR straling van SON-T, maar per saldo zal het gewas toch minder verdampen. Bij 20 uur belichten per etmaal daalt de berekende verdampingsenergie van 2,5 naar 1,5 liter per m2 per dag. Dat scheelt dus een volle liter.
Wanneer de plant bij dat lagere verdampingsniveau niets tekort komt, is dat goed nieuws. Minder water verdampen kost immers minder energie. Wanneer de plant bij het lagere verdampingsniveau wel tekort komt, zal de verdamping anderszins gestimuleerd moeten worden. Het beperken van energieverlies door uitstraling via betere isolatie van de kas helpt daarbij. Extra energietoevoer naar het gewas via een groeibuis of door het stimuleren van luchtbeweging helpt ook, waarbij het zaak is om relatief droge, warme lucht in het gewas te brengen. Extra toevoer kost natuurlijk wel weer energie.
Meten en rekenen
“Vanuit energetisch oogpunt willen we planten niet meer laten verdampen dan nodig is om het gewas op de gewenste temperatuur te houden en om te voorkomen dat er onnodig veel vocht moet worden afgevoerd”, legde Hogewoning uit. “Hoeveel de plant minimaal moet verdampen om voldoende aanvoer van nutriënten en transport van hormonen te borgen, weten we helaas niet. Bovendien zal dat van gewas tot gewas verschillen. Daar zal meer gericht onderzoek naar moeten plaatsvinden. We kunnen wel redelijk nauwkeurig meten hoeveel een gewas verdampt en berekenen wat dat betekent voor de energiebalans van het gewas.”
Complexer en uitdagender
Die energiebalans dient in elk geval positief te zijn. Aangezien het gewas via LED per saldo ruim een derde minder warmte ontvangt dan bij een gelijke lichtintensiteit via SON-T, zal er kritischer gekeken moeten worden naar isolatie en schermen, en naar efficiënte manieren om de verdamping op kritische momenten te stimuleren met behoud van een goede vochtbalans in de kas. Ook de vochtbeheersing wordt onder LED namelijk complexer. “Minder verdamping onder LED kan mogelijk ook om een andere voedingssamenstelling vragen”, voegt Hogewoning nog toe.
Sapstroom en stengeldiameter
In het tweede deel van de workshop ging onderzoeker Alex van Klink van Delphy Improvement Centre in op de ervaringen met twee meettechnieken die inzicht geven in de gewasactiviteit en verdamping: de sapstroommeter en de stengeldiameter-sensor.
De sapstroommeter meet realtime de kracht van de (opgaande) sapstroom en daarmee van de wateropname, die sterk samenhangt met verdamping. Het is een betrouwbare indicator gebleken van de plantactiviteit.
Met de stengeldiameter-sensor is realtime te volgen of de stengeldikte toeneemt, gelijk blijft of afneemt. Een toenemende diameter geeft aan dat de plant meer water opneemt dan hij verdampt. In de omgekeerde situatie is er sprake van een te lage wateropname om de verdamping te compenseren. De balans tussen wateropname en verdamping is hiermee dus goed te monitoren.
De onderzoeker: “Beide sensoren komen van pas om de watergift goed af te stemmen op de gewasverdamping. Daarmee voorkom je onbalans en kun je stresssituaties en problemen die daarmee samenhangen in belangrijke mate vorkomen. Vooral onder LED kan er teveel water gegeven worden, wat tot kwaliteitsproblemen kan leiden. Deze sensoren geven handvatten om dit te voorkomen.”
Vergelijkend onderzoek
Hoewel toepassing van deze meettechnieken niet is voorbehouden aan belichte teelten, hebben ze ook hun waarde bewezen in vergelijkend onderzoek met verschillende belichtingssystemen. Zo was duidelijk te zien dat een tomatengewas onder een hybride lichtinstallatie (SON-T + LED) die 200 µmol/m2/sec PAR-licht uitstraalde, tijdens de belichtingsperiode méér verdampte dan een zelfde gewas dat 260 µmol/m2/sec LED-licht ontving.
“We zagen ook duidelijk dat planten onder LED op sommige momenten meer water opnamen dan er verdampt werd”, liet Van Klink vervolgens zien. “Dat onderstreept eens te meer dat je onder full LED anders moet telen en water geven.”
(Klik op de foto voor de hele afbeelding met gegevens over sapstroom en diameter)
