LED在都市农业里的应用

现如今,全世界一半以上的人都生活在城市里;到2050年,地球上三分之二的人将居住在城市。传统农业将无法为这些大城市提供足够的健康食物。一个可能的解决方案是都市农业,即在大城市里种植番茄、瓜类及其他农作物。但这些植物也需要供以水分和光照才能生长。相比传统农业光照解决方案,LED在能效上有大幅提升,因而可以帮助世界各地大城市里的水果蔬菜种植取得最终突破。

由于空间变得日益稀缺,我们必须开始“竖向”思考

哥伦比亚大学Dickson Despommier博士

节能LED可让都市农业成为实现农业可持续发展的解决方案吗?

沐浴在淡红色的灯光下,许多绿油油的生菜沿大厦整齐地排列成长行。这个乍一看像是科幻片的场景,如今已在世界各地许多大都市区变成现实:在所谓的都市农场中,亚洲人、美国人和欧洲人正在城市空间种植蔬菜、牧草和水果。在现代版的城市农场中,农业已被搬到废旧工业建筑和仓库里。

LED(发光二极管)可提供红光或蓝光比例较大的光照,这正是生菜、番茄和罗勒等植物进行光合作用和快速生长所需的光照波长。二极管发出的光将这些颜色分量融合在一起,最终变成粉红色的光环。另一项优势:使用LED灯让现代农民不再需要依赖自然光。无论是雨天还是午夜,无论气候如何,LED产生的持续光照可确保植物更快速地生长并且产量更高。

垂直农业:来自摩天大楼的生菜

虽然耕地资源有限,但还有一个维度可以生产足够的食品:农业生产不仅在向城市迁移,还在“垂直发展”。作为所谓的垂直农业领域的先行者,哥伦比亚大学的Dickson Despommier博士表示:“由于空间变得日益稀缺,我们必须开始‘竖向’思考”。在这种形式的都市农业中,都市农民在被称为“摩天农场”的多层大厦中种植水果和蔬菜。这些室内农场一般完全自给自足,不需要太阳光,可在环境条件全年保持最优的多个楼层生产大量的番茄、菠菜和其他作物。

垂直农场的概念潜力很大:垂直农场可帮助为全球越来越多的人口供应食物,尤其是印度孟买或中国上海这样的特大城市。这些垂直温室的产量比传统农业高出很多。据Despommier博士,摩天农场中一公顷的种植面积,相当于室外田地十倍的种植面积。每年500m²的种植面积可生产50吨蔬菜,同时还可很好地利用稀缺的都市空间。

面向都市农场的现代照明解决方案

日本的东京堪称楷模

有关这些新型都市农业的优势的新闻已经传遍世界各地。因此,近些年世界各地的大城市中诞生了许多室内农场。作为一个日益重视可持续能源解决方案的国家,日本是该领域的先行者之一。都市农场也是满足越来越多大城市新增食品需求的另一种节能方式:“节能对于日本有着至关重要的意义。正因如此,LED等现代照明技术才能在日本取得如此迅速的成功。”来自英飞凌照明芯片市场部的Ulrich vom Bauer表示,“LED尤其适用于所谓的园艺照明,也称温室照明:这个领域的需求已大幅增长。”

英飞凌的LED技术帮助节省电能

根据植物品种,英飞凌ICL8201 LED驱动器IC可提供使用恒定直流电的蓝光或红光LED以及红外光LED——它是节能型温室光照技术的典范。

Wondernica Research也已认识到更节能的光照系统的益处:这家马来西亚公司在其用于温室光照的最新LED灯管中就使用了英飞凌ICL8201 LED驱动器IC。优势:该光照解决方案只需数量很少的外部组件,很容易整合在设计理念中。它们可为蓝光或红光LED以及红外光LED提供恒定的直流电,以满足相关植物的光照需求。这是说明英飞凌LED驱动器组件如何帮助节省温室光照能耗同时提升光照系统可靠性的又一绝佳示例。

 

LED具有的重大优势远不止节能:不同植物品种在不同的生长阶段需要各种不同波长的灯光。要结果时,番茄秧和类似植物主要需要蓝光,蓝光在自然光中占很大比例,可促进光合作用。基于LED技术的现代光照系统可根据所需的波长进行设置,从而为每个植物品种提供相应的光谱。

 

这项现代技术也方便灵活调整都市农场中的光照强度,这意味着植物茎秆无需再努力向着太阳生长以获取极其重要的阳光。它们可以将全部能量都用于孕育果实,从而获得比生长在露天土地里的相同品种更高的产量。

LED不仅可发出不同波长的光,还可让植物体内产生特定的色素,就比如常见于北欧但秋冬季很难见到的红叶生菜。借助LED,这种生菜如今可以在本地生产,而无需再千里迢迢地从阳光充沛的意大利进口。

 

较之种植业使用的传统光照解决方案,现代LED光照系统更加适合都市农业。它们在能效方面表现也很优异:都市农民用LED为植物提供光照时,消耗的能源主要用于植物本身。如果用LED替代如今温室中广泛使用的霓虹灯,未来最多可节省70%的能源。LED产生的热量比传统光源少——热量上升会让植物生长空间过热,使得LED非常适合用于竖向排列的种植区域。LED使用寿命也比传统光源长很多,但可以提供同样多的光照。

 

在垂直农场中,都市农民不仅用性能可靠的LED替代阳光;他们还替换掉了土壤和雨水。水培系统可为都市温室提供可靠的水分和营养物质供应。由长水管组成的网络将含有矿物质和其他重要元素的水溶液直接传送到罗勒、生菜和西葫芦等植物的根部。

创新农业概念可保护环境

都市农业可减少长途运输和相关的负面环境影响,从而帮助保护环境。在美国,98%的生菜是在加州和亚利桑那州生产的。为了将农产品带给纽约市的消费者,卡车或货运列车必须行驶长达4200公里的路程,一路消耗着宝贵的能源。并且由于运输成本对蔬菜售价有很大影响,所以都市农业概念还有助于降低农产品价格。

 

迄今为止,来自垂直农场的水果蔬菜还只能在少量精品超市提供。但通过大量的园艺项目可以看出,菜地和果园正越来越多地进入城市当中,而现代化的英飞凌LED技术将大力帮助从印度到墨西哥的大城市发展都市农业。

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