Zusätzliche LED-Beleuchtung im Gewächshaus: wann und wie viel ergänzen

Zusätzliche LED-Beleuchtung im Gewächshaus existiert, um die Lücke zwischen dem Licht, das die Natur liefert, und dem Licht, das die Kultur braucht, zu schließen. Im Winter, unter Wolken oder in hohen Breiten kann das natürliche DLI deutlich unter das Kulturziel fallen, und dann verdient die Ergänzung ihren Platz. Die Frage lautet nie abstrakt „ergänze ich Licht“, sondern „wie viel und wann, um die konkrete Lücke für diese Kultur an diesem Standort zu schließen“. Dieser Artikel behandelt die Entscheidung und die Dimensionierungsrechnung. Die vollständige Planungsmethode finden Sie auf der Branchenseite Gewächshaus.

Mit dem Defizit an natürlichem Licht beginnen

Die einzige Zahl, die Ihnen sagt, wie viel Sie ergänzen müssen, ist das Defizit: Ziel-DLI minus des DLI, das das Gewächshaus bereits liefert. Das natürliche DLI variiert stark nach Standort, Jahreszeit und Bauwerk (Verglasung, Beschattung, Ausrichtung), deshalb ist der erste Schritt, Ihren Standort zu messen oder zu modellieren, statt Annahmen zu treffen. Sobald Sie das Defizit kennen, wird die Zusatzbeleuchtung so dimensioniert, dass sie diesen Rest während der Photoperiode liefert.

Wann sich eine Ergänzung in der Regel rechnet

Eine Ergänzung ist am besten begründbar, wenn die Kultur eine klare wirtschaftliche Reaktion auf Licht zeigt – schnellere Fertigstellung, höhere Sortierung oder ganzjährige Produktion, die einen Preis erzielt. Hochwertige Rankkulturen, Erdbeeren und Schnittblumen sind übliche Kandidaten. Im Sommer oder in sonnigen Breiten kann das Defizit über weite Teile des Jahres nahe null liegen, deshalb vermeidet ein dimmbares, bedarfsgeführtes System das Verbrennen von Energie, wenn die Natur bereits genug liefert.

Aufbaubeleuchtung und das Bauwerk

Die meisten Gewächshaus-Ergänzungen sind Aufbaubeleuchtung, montiert am Bauwerk oder an den Bindern, die Licht von oben auf den Bestand liefert. Die Alternative – Interlighting zwischen den Reihen – wird in einem Begleitartikel behandelt. Für Aufbaubeleuchtung gilt dieselbe Logik zu Gleichmäßigkeit und Abstand wie bei Indoor-Layouts, aber Sie legen Licht auf ungleichmäßiges natürliches Licht, deshalb lohnt sich ein Layoutmodell, das den Schatten des Bauwerks einschließt.

• Das natürliche DLI für Ihren Standort und Ihre Jahreszeit messen oder modellieren.
• Ein Kulturziel-DLI aus Extension-Hinweisen festlegen.
• Das ergänzende PPFD am Defizit dimensionieren, nicht an einer runden Zahl.
• Dimmbar und saisonbewusst auslegen, um Verschwendung zu vermeiden.
• Mit Messungen im Bestand validieren, nicht nur mit dem Datenblatt.

Quellen

• MSU Extension / e-GRO – Gewächshausbeleuchtung
• University of Arizona CEAC – Landwirtschaft in kontrollierter Umgebung
• University of Florida IFAS – Gewächshaus-Gartenbau

Durchgerechnetes Beispiel: wie viel Zusatzlicht ein Gewächshaus wirklich braucht

Dies ist eine illustrative Rechnung mit Tageslichtdaten, die Sie durch Ihre eigenen lokalen Zahlen ersetzen müssen. Nehmen Sie einen 500 m2 großen Tomatenblock in einem gemäßigten Winterklima, der im Dezember im Mittel 8 mol/m2/Tag Sonnenlicht-DLI erhält, während Ihr Planungsziel für die Kultur 20 mol/m2/Tag beträgt. Die Lücke von 12 mol/m2/Tag muss von LEDs geliefert werden.

• Schritt 1 – die DLI-Lücke in Leuchtenleistung umrechnen: bei 16 Betriebsstunden beträgt das erforderliche PPFD 12 / (16 x 0,0036) = 208 umol/m2/s.
• Schritt 2 – auf die Bestandsfläche mit Gleichmäßigkeit dimensionieren: 208 x 500 x 1,2 = 124.800 umol/s erforderlicher PPF (ein höherer Gleichmäßigkeitsfaktor ist bei gemischten Sonnen- und Schattenbedingungen üblich).
• Schritt 3 – mit Aufbauleuchten von 2.000 PPF ergibt sich eine Leuchtenzahl von 124.800 / 2.000 = 62,4, aufgerundet auf 64 für ein sauberes Raster.
• Schritt 4 – elektrische Last bei 2,6 umol/J: 64 x 769 W = etwa 49 kW. Bestätigen Sie die Anschlusskapazität und ob das Gewächshaus diese Last bei Versorgungsengpässen abwerfen kann.
• Schritt 5 – dieselbe Rechnung für jeden Monat des Jahres durchführen; die erforderliche Anzahl bricht üblicherweise bis März zusammen, weshalb saisonales Dimmen und Zeitplanung mehr zählen als die Leuchtenzahl allein.

Das Monatsprofil ist der Sinn dieser Übung. Für die dunkelste Woche zu dimensionieren und alle Leuchten das ganze Jahr auf voller Leistung zu fahren, ist die teuerste mögliche Antwort. Für den dunkelsten Monat zu dimensionieren und den Rest des Jahres zu dimmen, kostet in der Regel weniger und liefert dasselbe DLI.

Steuerung: der Unterschied zwischen einem Plan und einer Rechnung

Steuerungslogik auf Basis des Sonnenlichts

Zusatzbeleuchtung sollte auf die Sonne reagieren, nicht auf eine Uhr. Der übliche Ansatz nutzt einen PAR-Sensor auf Bestandshöhe: Die Leuchten laufen nur, wenn das Sonnenlicht-PPFD unter dem Niveau liegt, das zum Erreichen des Tagesziels nötig ist, und der Controller verfolgt das akkumulierte DLI, sodass die Leuchten abschalten, sobald das Ziel erreicht ist. Ohne Verfolgung des akkumulierten DLI verschwendet ein heller Tag mit abendlichem Zeitplan genau die Energie, die die Kultur nicht mehr braucht.

Zeitabhängige Tarife und Leistungsspitzen

Wo der Strompreis stündlich variiert, verschieben Sie so viel Zusatzbeleuchtung wie möglich in Schwachlastfenster, unter Beachtung der Photoperiode der Kultur. Auch Leistungsspitzen zählen: Ein gestaffelter Start der Leuchten in Blöcken vermeidet eine einzelne Spitze, und manche Erzeuger akzeptieren ein etwas niedrigeres momentanes PPFD, um das Lastprofil zu glätten. Beide Strategien verändern die Wirtschaftlichkeit, ohne die Leuchtenzahl zu ändern.

Fragen, die Sie vor dem Kauf stellen sollten

• Ist die Leuchte für Gewächshausfeuchte, Wasserkontakt und den Temperaturbereich Ihres Bauwerks ausgelegt?
• Welche Schutzart und welcher Korrosionsschutz werden geboten, und was schließt die Garantie in einer Gewächshausumgebung aus?
• Unterstützt die Leuchte oder der Controller einen PAR-Sensoreingang und eine akkumulierte DLI-Steuerung, oder ist das ein separater Kauf?
• Wie hoch sind Leuchtengewicht und Montagesystem, und ist Ihr Bauwerk für die Zusatzlast ausgelegt?
• Lassen sich die Leuchten für die Übergangsmonate dimmen, damit dieselbe Installation alle Jahreszeiten bedient?

Häufige Fehler bei der Zusatzbeleuchtung

Gewächshaus-Ergänzungsprojekte scheitern auf vorhersehbare Weise. Das sind die wiederkehrenden Fälle:

• Mit dem Jahresdurchschnitt des Sonnenlichts dimensionieren statt mit Monatsdaten, was für den Winter zu klein und für den Rest des Jahres zu groß baut.
• Uhrsteuerung ohne PAR-Sensor, sodass die Leuchten durch helle Vormittage laufen und Geld verbrennen, das die Kultur nicht brauchte.
• Leistungsspitzen vergessen: Alle Leuchten starten gleichzeitig, die Spitze landet im Hochtariffenster, und die Rechnung zeigt es ein Jahr lang.
• Bauwerkslast ignorieren: Leuchten, Schirme und Rohre addieren Gewicht, und ein nicht geprüftes Dach ist ein Sicherheitsbefund, der darauf wartet, entdeckt zu werden.
• Allein nach Effizienz kaufen und dabei ein Layout mit schlechter Gleichmäßigkeit akzeptieren, sodass die Hälfte des Bestands das Ziel-PPFD nie sieht.
• Kein Dimmen, was die Übergangsmonate verschwenderisch macht; Leuchten für die Dezemberdunkelheit laufen im Oktober bei voller Leistung in der Sonne.
• Das Kleingedruckte der Garantie erst nach der Installation lesen, wenn die Feuchteausschlüsse bereits ausgelöst sind.

Integration mit Schirmen, CO2 und Wärmebilanz

Wechselwirkungen von Schirmen und Licht

Energieschirme wechselwirken in beide Richtungen mit der Zusatzbeleuchtung: Während der Photoperiode kann ein geschlossener Schirm die Leuchtenleistung verschwenden, die er reflektiert oder absorbiert, und in der Nacht hält ein Schirm die Wärme zurück, die die Leuchten eingebracht haben. Läuft der Schirmvorhang während der Lichtstunden, müssen Layout und Schirmmuster gemeinsam entworfen werden; manche Erzeuger akzeptieren einen kleinen Wärmeverlust, um den Schirm unter Licht offen zu halten, andere wählen Schirmmuster, die das Leuchtenlicht durchlassen. Beide Entscheidungen sollten mit dem Schirm-Lieferanten am Tisch getroffen werden, nicht nach der Installation.

CO2 und das Lichtfenster im Winter

In einem dicht geschlossenen Wintergewächshaus erhöht die CO2-Anreicherung den Wert jedes ergänzenden Photons, und das Anreicherungssystem sollte auf dieselben Monate ausgelegt sein wie die Beleuchtungsziele. Öffnen sich an einem warmen Winternachmittag die Lüftungen, stoppt die Anreicherung und ihr Grenzwert des Lichts sinkt mit; ein Controller, der die Leuchten während der Lüftungsphasen dimmt, erfasst diese Änderung automatisch. Es geht nicht um die konkrete Steuerungslogik, sondern um die Kopplung: Licht, CO2 und Lüftung gehören in einen Plan.

Häufig gestellte Fragen