De toepassing van LED in het afgelopen decennium heeft een revolutie teweeggebracht in de teelt van cannabis in een gecontroleerde omgeving en belooft zijn snelle opkomst over de hele wereld voort te zetten. Volgens het rapport "Staat van de cannabisverlichtingsmarkt” van 2021 is LED-verlichting de voorkeursmethode van Noord-Amerikaanse telers in de drie belangrijkste groeifasen: vermeerdering, vegetatie en bloei.
Het LED-gebruik is in alle groeifasen met meer dan 45% gestegen sinds het eerste rapport van 2016. Wat toekomstige adoptie betreft, overweegt 68% van de telers die tijdens de bloei geen LED gebruiken dit in de komende jaren 12 maanden te doen.
Waarom kiezen voor LED-verlichting voor het kweken van cannabis?
Hoewel de trend naar volledige LED-adoptie in Noord-Amerika, Europa en andere regio's kan worden toegeschreven aan tal van factoren - dalende kapitaalkosten, aanpasbare spectrale samenstelling, dimbare lichtintensiteit, een groeiend aantal onderzoeken - kan dit worden verklaard door de drie voordelen van onderling verbonden leds: meer efficiëntie, meer milieucontrole en betere opbrengsten en kwaliteit.
1. Grotere efficiëntie
Er zijn twee trends in de markt voor cannabisverlichting die de overgrote meerderheid van kwekers over de hele wereld treffen. De eerste, die aan de gang is sinds de introductie van LED's op de markt en waarmee producenten het meest vertrouwd zijn, draait om de voordelen en uitdagingen van het overstappen van oudere verlichtingsoplossingen zoals hogedruk-natrium (HPS)-armaturen voor LED's.
De eerste toepassing van LED werd voornamelijk gedreven door de energie-efficiëntie en kostenbesparingen. Commerciële LED-lampen met een breed spectrum bereiken bijvoorbeeld 2,6 micromol fotosynthetische fotonflux (PPF) per joule elektriciteit gedurende hun levensduur, vergeleken met HPS-lampen, die gemiddeld 1,9 micromol per joule hebben. LED's verlagen ook de onderhouds- en vervangingskosten die legacy-systemen het vaakst maken, aanzienlijk. Deze efficiëntieverbeteringen hebben verschillende instellingen en programma's ertoe aangezet om genereuze subsidies en kortingen aan te bieden aan producenten die upgraden naar LED-systemen. Deze besparingen, samen met verlagingen van de HVAC-kosten, hebben LED's tot een waardevolle langetermijninvestering gemaakt voor telers over de hele wereld.
De tweede, een relatief nieuwe discussie voor veel telers, is van toepassing op degenen die al LED's hebben geadopteerd, maar op zoek zijn naar onderzoek en inzichten om het juiste lichtspectrum en de juiste samenstelling te identificeren die past bij uw unieke groeiomstandigheden, inclusief geografie, type faciliteit, omgevingsomstandigheden en cultivars.
Beide gesprekken hebben vrijwel altijd een efficiëntiecomponent. Maar waar de suprematie van LED's over legacy-verlichting goed is ingeburgerd, kunnen sommige telers die al LED's gebruiken in de verleiding komen om verlichtingsstrategieën te gebruiken die de voorkeur geven aan een lage lichtintensiteit en golflengten zoals verrood, rood of roze, in een poging om het energieverbruik te verminderen .
In de zoektocht naar meer efficiëntie kunnen ze echter meer inkomsten opofferen. Veel gewassen, waaronder cannabis, geven de voorkeur aan strategieën met een hoge intensiteit en een breed spectrum die de algehele opbrengst en plantkwaliteit verbeteren, op cruciale kenmerken zoals morfologie, terpeenprofielen en verbeterd cannabinoïdegehalte.
Efficiëntie betekent niet optimalisatie, en kostenbesparingen betekenen weinig als u niet ook het omzetpotentieel maximaliseert. Elke op LED gebaseerde cannabisoperatie die efficiëntiewinst zoekt, moet dit afwegen tegen een analyse van de belichtingsstrategie die het meeste uit hun gewassen zal halen.
2. Verbeterde controle
LED's bieden verbeterde controle over bijna elke parameter van een cannabisoperatie. Het meest kritisch is natuurlijk het vermogen om de lichtintensiteit en spectrale samenstelling te manipuleren om opbrengsten en productie te maximaliseren.
Het begrijpen van de impact van LED's op omgevingsregelingen is echter net zo belangrijk, vooral voor telers die onlangs zijn overgestapt van legacy-verlichting of overwegen dit te doen.
Er zijn vier belangrijke besturingsparameters die LED's verbeteren:
● Beheer van dampdrukdeficit (VPD) wordt mogelijk
HPS-lampen produceren een aanzienlijke hoeveelheid warmte. Als deze echter is uitgeschakeld, kunnen de resulterende veranderingen in de omgeving gewassen kwetsbaarder maken voor condensatie en ziekteverwekkers omdat ze sneller afkoelen dan andere oppervlakken.
Onder LED's wordt de omgeving minder beïnvloed door de warmte die door de verlichting wordt geproduceerd, met het meest nauwkeurige HVACD-systeem, dat precies is ontworpen voor het beheer van het onderhoud van temperatuur- en vochtigheidsinstelpunten.
Deze verbeterde stabiliteit van de LED's vertaalt zich in minder condensatie op de planten, minder waterverbruik en minder ontvochtigende ventilatie.
● Bereik de perfecte temperatuur met LED's.
De omgevingstemperatuur speelt een belangrijke rol bij de fysiologische functies en pollenontwikkeling van bepaalde gewassen zoals komkommers en tomaten. Met HPS-systemen is het veel duurder en moeilijker om voldoende warmteniveaus te handhaven, wat leidt tot fluctuaties die planten belasten. Hoewel HPS-lampen twee verschillende taken kunnen uitvoeren - zowel verlichting als verwarming, voeren ze geen enkele taak bijzonder goed uit en vormen ze een veel groter gevaar voor planten als ze falen. Uiteindelijk zou het handhaven van optimale temperaturen de verantwoordelijkheid van het HVACD-systeem moeten zijn.
Een LED-retrofit kan de toevoeging van een verwarmingssysteem vereisen, maar telers zullen over het algemeen een lagere verwarmingsbelasting zien en, belangrijker nog, een betere controle over hun omgeving.
● LED's stabiliseren CO2, waardoor ventilatie wordt voorkomen
Naarmate PPFD toeneemt, is het handhaven van aanvullende CO2-niveaus van cruciaal belang om de fotobiologische reacties en de algehele productie te maximaliseren. Een concentratie van 1.200 tot 2.000 ppm is vaak het optimale bereik voor de productie van cannabis.
Producenten die HPS-lampen gebruiken, moeten hun gebouwen echter ventileren om hun omgeving te ontvochtigen of te koelen, waardoor grote schommelingen in temperatuur, vochtigheid en CO2-niveaus ontstaan.
LED-systemen verminderen de behoefte aan ventilatie, wat zorgt voor een betere klimaatbeheersing, CO2-behoud, verhoogde fotosynthese, betere morfologie en minder voorkomen van ziekten.
● Hogere PPFD-niveaus en hogere opbrengsten
Cannabis heeft een bijna onverzadigbare honger naar licht, en veel onderzoekers die de effecten van LED's op cannabis bestuderen, zien steeds hogere verzadigingspunten, waardoor nieuwe wegen worden gecreëerd om de winstgevendheid van telers te verbeteren door middel van high-output verlichtingsstrategieën en hoge PPFD.
3. Betere kwaliteit en opbrengst
Hoewel geprojecteerde besparingen de vroege acceptatie van LED's hebben gestimuleerd, zijn hun grotere effectiviteit en ROI (return on investment) naar voren gekomen als sleutelfactoren in hun aanhoudende populariteit. Het is nu duidelijk dat het verhogen van de lichtintensiteit en de spectrale kwaliteit correleert met een substantiële toename van de opbrengst, morfologie en gezondheid van een gewas. In één onderzoek ontdekten onderzoekers dat een toename van 1% in fotosynthetisch actieve straling (PAR) overeenkwam met een toename van 1% van het geoogste product tot lichtniveaus van 1.500 µmol/m2/s. Door installaties te optimaliseren met LED's en verticale racks, realiseren telers zich dat ze winsten kunnen realiseren die veel groter zijn dan de toch al aanzienlijke besparingen.
Welk type LED-verlichting is het beste voor het kweken van cannabis?
Naarmate het onderzoek naar de verschillende effecten van LED's op de cannabisproductie toeneemt, zal ook het vermogen van producenten om het volledige potentieel van LED's te benutten - met name hun vermogen om breedspectrumstrategieën met hoge intensiteit te leveren - toenemen om nieuwe productieniveaus te bereiken en winstgevendheid.
1. Impact van breedspectrumlicht op cannabisteelt
De dramatische en wereldwijde verschuiving naar het gebruik van LED heeft wetenschappers en onderzoekers ertoe aangezet om het volledige potentieel ervan te ontdekken. LED's zijn technologisch efficiënter en thermisch gereguleerd dan hun voorgangers, maar geavanceerde LED's bieden ook verbeterde functies zoals spectrale controle, dimmen, foto-acclimatisering en een hogere PPFD. Het vermogen om alle aspecten van de cannabisproductie te beheersen, ging echter gepaard met een duidelijke behoefte van de markt om de effecten te begrijpen die verschillende spectra en intensiteiten hebben op planten en activiteiten in het algemeen.
Fluence heeft zwaar geïnvesteerd in empirisch onderzoek om in deze behoefte te voorzien. In samenwerking met Wageningen University & Research in Nederland, in de VS gevestigde cannabistelers en anderen, ontdekte Fluence-onderzoek dat hoewel spectrumgevoeligheid cultivarafhankelijk is, breedspectrumverlichtingsstrategieën - waaronder groen licht en andere golflengten die grotendeels afwezig zijn in smalbandspectra - beter zijn gewasopbrengst, morfologie en algehele prestaties in geselecteerde cannabiscultivars in vergelijking met smalbandspectra met hoge percentages rode en verrode golflengten.
In een studie uitgevoerd met Texas Original Compassionate Cultivation (TOCC), bestudeerden onderzoekers de reactie van Type I, Type II en Type III cannabis op breedspectrumbelichting, met verschillende percentages rood licht onder hoge PPFD. Telkens leverde het brede spectrum met de minste hoeveelheden rood licht het hoogste drooggewicht per plant op. Bij Type I-cannabis genereerde een uitgebalanceerd spectrum van wit licht 17% hogere opbrengsten dan de op één na hoogste opbrengst van spectrale oplossing, die een hogere concentratie rood licht bevatte. Cannabis gekweekt onder het meest uitgebalanceerde spectrum verbeterde ook de morfologie aanzienlijk. Planten die werden gekweekt onder een uitgebalanceerd spectrum van wit licht waren ook vrij van fotodegradatie in hun bovenste toppen, een ontwikkeling die normaal optreedt bij planten die worden gekweekt met een hogere fractie rood licht.
In de WUR-studie ontdekten onderzoekers dat in sommige cultivars het gehalte aan monoterpeen en cannabinoïden, waaronder THC, CBD en CBG, significant en omgekeerd evenredig was met de fractie rood licht in het productiespectrum. Bij deze cultivars veroorzaakte het meer gebalanceerde spectrum van wit licht een toename van 20% in cannabinoïde verbindingen, vergeleken met spectra met rode lichtaandelen tot 90% of meer. Met andere woorden, meer rood licht staat gelijk aan minder gewenste eigenschappen.
2. De voordelen van strategieën met hoge lichtintensiteit
Cannabiskwekers begrijpen al lang de integrale aard van licht en planten, maar recent onderzoek suggereert dat cannabis een nog hogere drempel voor lichtintensiteit heeft dan eerder werd gedacht, wanneer het juiste spectrum wordt gebruikt.
Een recent onderzoek met hoge PPFD, uitgevoerd door Fluence in samenwerking met TOCC, bestudeerde lichtintensiteiten variërend van 1100 tot 2100 µmol/m2/s. Er werden drie cultivars geanalyseerd – hoog in THC (Type I), uitgebalanceerde THC en CBD (Type II) en laag in THC (Type III) – onder een uitgebalanceerd spectrum van wit licht.
Uit het onderzoek bleek dat de grootste opbrengststijging zich voordeed tussen 1.100 en 1.500 µmol/m2/s. Een toename van 26% in lichtintensiteit verhoogde de opbrengst met 27%. De opbrengst bleef stijgen tot zelfs 2.100 µmol/m2/s, waar de onderzoekers een piek in opbrengst zagen. De omgevingsparameters werden tijdens het experiment nauwlettend gevolgd. De onderzoekers merkten op dat bij behandelingen van meer dan 1.500 µmol/m2/s het beheer van deze parameters veel uitdagender werd.
Innovaties in LED-technologie en ontwikkelingen op het gebied van fotobiologie en landbouw hebben een opwindende toekomst geopend voor cannabismarkten over de hele wereld. Het vermogen van onderzoekers, ingenieurs en producenten om breedspectrumstrategieën en methoden met hoge intensiteit te blijven ontwikkelen en verfijnen, zal zich vertalen in een nieuw tijdperk van groei en winstgevendheid voor degenen die ze toepassen.
_____________________________________________________
* Timo Bongartz heeft meer dan een decennium besteed aan het helpen van bedrijven bij het innoveren van hun bedrijfsmodellen en het starten van nieuwe ondernemingen. Zijn passie voor het versnellen van bedrijfstransformaties – gecombineerd met een kinderlijke affiniteit voor de teelt – leidden hem naar de tuinbouwsector. Tegenwoordig fungeert Timo als algemeen manager voor de EMEA-regio van Fluence en stelt hij voedsel-, sier- en cannabisproducenten in heel Europa, het Midden-Oosten en Afrika in staat om hun groeidoelen te bereiken door middel van geavanceerde verlichtingstechnologieën voor de tuinbouw. Samen met zijn interdisciplinaire en multinationale team ondersteunt Timo glastuinders en verticale boeren in meer dan 20 landen en beheert het toonaangevend fotobiologisch onderzoek.
