Samstag, 19. September 2015

Kleine Einführung in künstliche Beleuchtung

Für die Photosynthese benötigen Pflanzen Licht, das tagsüber von der Sonne kommt.
Im Herbst und Winter reicht die Lichteinstrahlung jedoch oft nicht aus, um Pflanzenwachstum zu generieren.
An schattigen Plätzen und in Wohnungen kann das Licht auch in den Sommermonaten nicht ausreichend sein.
In diesen Fällen kann künstliche Beleuchtung helfen, den Mangel an Licht auszugleichen.



Was ist Licht?


Das Sonnenlicht besteht aus einem breiten Spektrum an Farben dessen Bereich von dem für das menschliche Auge undsichtbarem ultravioletten Licht über das sichtbare Licht von ca. 400 nm bis 800nm Wellenlänge bis zum unsichtbarem Infrarotbereich (Wellenlänge >800nm).

Pflanzen benötigen v.a. Licht der Bereiche 440nm bis 460nm (blaues Licht) und 530nm bis 560nm (rotes Licht).

Für das Wachstum ist vornehmlich blaues Licht zu nehmen, für die Blüte rotes Licht. Zu jeder Zeit sind beide Anteile zum Pflanzenwachstum erforderlich, die Gewichtung verschiebt sich dann mit fortschreitendem Wachstum von blau nach rot.



Wie kann ich dieses Licht erzeugen?


Es gibt viele verschiedene Möglichkeiten, dieses Licht zu erzeugen, z.B. mit Natirumdampflampen, Metallhalogenlampen, Leuchtstoffröhren, Kompaktleuchtmittel oder LED (light emitting diode).

Vergleiche zwischen den verschiedenen Typen gibt es in ausreichender Anzahl im Internet, daher sei hier kurz zusammengefasst:

Wir empfehlen für urban farming eindeutig LED Pflanzenlampen, weil sie Kosten für Energie niedrig halten und mittlerweile recht günstig in der Anschaffung. Außerdem gibt es angepasste LEDs für jeden Wellenlängenbereich und sie sind frei von Quecksilber.

Der geringe Platzbedarf von LED Lampen ist ein weiteres Argument für ihren Einsatz beim urban farming, weil das beschränkte Platzangebot oft die wichtigste Randbedingung darstellt.



Welche LED Pflanzenlampen soll ich nehmen?


Für die Auswahl der Pflanzenlampe zunächst ein kleiner Exkurs in die Physik:

Auf allen Lampen wird vom hersteller die Helligkeit in Lumen (lm) angegeben. Die zugrunde liegende Formel für die Intensität/ Beleuchtungsstärke ist

Lumen pro ausgeleuchtete Fläche = Beleuchtungsstärke lux
 

lm : m² = lx

Für die Wachstumsphase sollte ein Minimum vom 15.000 lx bis 20.000 lx erreicht werden.

Das bedeutet in der Praxis: Je höher eine Lampe hängt, desto schwächer wird die Beleuchtungsstärke. Unsere Erfahrungen haben gezeigt, dass LED Pflanzenlampen nicht immer mit Angaben zur Helligkeit vertrieben werden. Als Faustregel kann man jedoch davon ausgehen, dass LED Pflanzenlampen unter 14 Watt für urban farming nicht sinnvoll sind.
Die Pflanzenlampen sollten dabei ca. 20cm bis 25cm über der Pflanzen angebracht werden.

Für eine beleuchtete Fläche von 2 m² empfehlen wir eine installierte Leistung mindestens 50W mittels LED Pflanzenlampen.


Unsere ersten Versuche haben folgende Ergebnisse gezeigt:

Sollen die Pflanzen zunächst indoor gezogen werden und später nach draußen versetzt werden, empfehlen wir zunächst, mehr blaue Lampen zu verwenden, weil diese gerade am Anfang des Wachstums notwendig sind. 

Sollen die Pflanzen permanent auf künstliche Beleuchtung angewiesen sein, kommt es darauf an, wofür die Pflanze verwendet wird. Basilikum soll beispielsweise möglichst gar nicht blühen. Hier sollte auf rotes Licht gänzlich verzichtet werden. Bei Tomatenpflanzen (Selbstbefruchter) sollen Blüten erzeugt werden, sobald die Pflanzen einigermaßen groß gewachsen ist. Bei Chilipflanzen, diese können sich nicht selbst befruchten, sondern benötigen Insekten bzw. Pinsel soll die Blüte möglichst im Mai oder Juni vorhanden sein. In den letzten beiden Fällen wird das künstliche rote Licht erst später zugeschaltet. Es bedarf also einer Steuerung. Diese ist von der jeweiligen Pflanzenart und dem Wachstumszyklus abhängig, so dass man um einiges Probieren nicht herumkommt.


Woher bekomme ich günstige LED Pflanzenlampen?


Derzeit gibt es selbst im gut sortierten Baumarkt kaum Auswahl an Pflanzenlampen. Selbst große Versandhändler bieten nur eine kleine Auswahl an LED Pflanzenlampen an. Derzeit gibt es die beste Auswahl bei ebay.


Wie beleuchte ich die Pflanzen?


Eine einfache und kostgünstige Lösung ist die Verwendung von Schreibtischlampen, in die eben LED Lampen eingeschraubt werden. Das ist günstig, flexibel und erfordert keine aufwendige Montage.

Indoor reichen einfache Fassungen aus, in die die Lampen dann geschraubt oder gesteckt werden. Auch Spotlights eignen sich gut, soweit sie sich montieren lassen.

Im Gewächshaus sollte unbedingt die Feuchtigkeit durch Abtropfschlaufen, Fassungen für Feuchträume, usw. berücksichtigt werden (Kurzschluss!).

Unter freiem Himmel sollte eine künstliche Beleuchtung nicht notwendig sein.


Beleuchtung von Chilipflanzen
Beleuchtung von Chili- und Tomatenpflanzen



Wie wähle ich die Beleuchtungszeit?


Weil einige Pflanzen sensitiv gegenüber den Tageszeiten sind, sollte darauf geachtet werden, dass nachts die künstliche Beleuchtung ausgeschaltet ist. Außerdem soll das Kunstlicht ja nur das fehlende Sonnenlicht kompensieren.
Unsere Erfahrung hat gezeigt, dass es völlig ausreichend ist in den Randstunden des Tages früh und abends künstlich zu beleuchten, also im Sommer von 5.00h bis 8.00h früh und von 18.00h bis 21.00h abends. Diese Zeiten hängen natürlich immer von der Jahreszeit ab.
Eine einfache zeitschaltuhr aus dem Baumarkt genügt dafür.


Ein kleines Rechenbeispiel:


Bei einem Preis von 25 Cent pro Kilowattstunde und 50 Watt installierter Leistung ergeben sich so monatlich Energiekosten von
30 Tage * 6 Stunden Beleuchtung * 0,25 €/ Kilowattstunde * 50 Watt
30 * 6 h * 0,25€/kwh * 50W = 2,25€


Keine andere künstliche Lichtquelle kann diese Energiekosten derzeit unterbieten.

So kann die LED Technik helfen, urban farming erfolgreich und wirtschaftlich zu betreiben - auch an schattigen Orten, an denen die geringe Anzahl an Sonnenstunden überhaupt keinen Anbau zulassen würde.