1. หลักการทางเทคนิค: การปรับปรุงประสิทธิภาพของโฟตอนแบบปฏิวัติวงการ
(1) การเปลี่ยนแปลงเอฟเฟกต์แสง: จากการแผ่รังสีความร้อนไปสู่การจัดการควอนตัม
มีความแตกต่างอย่างมากว่าเทคโนโลยีไฟส่องสว่างแบบเดิมสามารถแปลงพลังงานได้ดีเพียงใด หลอดไส้ (0.2 μ mol/J) เปลี่ยนพลังงานไฟฟ้า 99% ให้เป็นความร้อน หลอดโซเดียมความดันสูง- (1.5 μ mol/J) สร้างสเปกตรัมผ่านการคายประจุส่วนโค้ง และเทคโนโลยี LED (2.8-4.1 μ mol/J) ทำการแปลงแสงด้วยไฟฟ้าผ่านทางจุดเชื่อมต่อ PN ของเซมิคอนดักเตอร์ Quantum dot LED ช่วยให้ควบคุมสเปกตรัมแสงได้ง่ายขึ้นมากด้วยความแม่นยำเพียงไม่กี่นาโนเมตร ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพควอนตัมของแสงสีแดง (660 นาโนเมตร) เพิ่มขึ้นจาก 30% เป็น 65% ในขณะที่ประสิทธิภาพควอนตัมของแสงสีเขียว (550 นาโนเมตร) เพิ่มขึ้นจาก 30% เป็น 65%
(2) การควบคุมการสูญเสียความร้อน: กุญแจสำคัญทางวิทยาศาสตร์ในการจัดการอุณหภูมิทางแยก
อุณหภูมิหัวต่อ LED ที่เพิ่มขึ้นทุกๆ 10 องศาเซลเซียส ส่งผลให้กำลังแสงลดลง 4% และอายุการใช้งานลดลง 50% Shanghai Sansi Electronics ใช้เทคโนโลยีการกระจายความร้อนแบบเซรามิกของตัวเองเพื่อรักษาอุณหภูมิจุดเชื่อมต่อของชิป LED ให้ต่ำกว่า 65 องศา และอัตราการย่อยสลายของแสงต่ำกว่า 0.3% ต่อพันชั่วโมง หลอด LED เติบโตมีอายุการใช้งานยาวนานกว่าหลอดฟลูออเรสเซนต์ทั่วไปซึ่งมีอายุการใช้งานประมาณ 5,000 ชั่วโมง หลอดไฟ LED เติบโตมีอายุการใช้งานมากกว่า 50,000 ชั่วโมง สามารถใช้งานได้อย่างยั่งยืนนานกว่า 11 ปีหากใช้งานวันละ 12 ชั่วโมง
(3) ความแม่นยำของสเปกตรัม: การปฏิวัติเชิงปริมาณของ PPFD และ YPFD
PPFD (ความหนาแน่นฟลักซ์โฟตอนสังเคราะห์ด้วยแสง) นับปริมาณโฟตอนในพื้นที่ที่กำหนด ในขณะที่ YPFD (ความหนาแน่นฟลักซ์โฟตอนการผลิต) จะคำนวณว่าความยาวคลื่นที่แตกต่างกันมีส่วนช่วยในการสังเคราะห์ด้วยแสงมากน้อยเพียงใดโดยการชั่งน้ำหนักพวกมัน การทดลองเผยให้เห็นว่าผักกาดหอมอาจมีค่า YPFD ที่ 1.8 µ mol/m ²/s เมื่อมีแสงสีแดงและสีน้ำเงินในปริมาณเท่ากัน ซึ่งมากกว่าเมื่อมีเฉพาะแสงสีแดงถึง 25% การจัดการสเปกตรัมแบบไดนามิกที่ Qingdao Vertical Farm ลดวงจรการพัฒนาผักกาดหอมลง 15 วัน และพลังงานที่จำเป็นในการเติบโตแต่ละหน่วยจาก 0.35 kWh/kg เป็น 0.22 kWh/kg
2. การเปรียบเทียบการใช้พลังงาน: การเปรียบเทียบเชิงปริมาณกับแหล่งกำเนิดแสงแบบเก่า
(1) การใช้พลังงานต่อตารางเมตร: สิ่งที่ดีที่สุดเกี่ยวกับ LED
ข้อมูลการทดลองเปรียบเทียบ Beijing Miyun (2021-2023) แสดงให้เห็นว่าเรือนกระจกแสงธรรมชาติใช้ไฟฟ้าโดยเฉลี่ย 0kWh/m² ต่อปี และผลิตไฟฟ้าได้ 5.8 กก./m²; ระบบไฟเสริมแสงธรรมชาติ+LED ใช้ไฟฟ้า 67 kWh/m² ผลิตไฟฟ้าได้ 18.3 กก./m² และมีอัตราส่วนประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่ครอบคลุม 3.2 เท่า ระบบไฟส่องสว่างประดิษฐ์ทั้งหมดใช้พลังงาน 210kWh/m ² แต่ใช้พื้นที่มากกว่าการปลูกภายนอกถึง 20 เท่า และการใช้พลังงานต่อหน่วยผลผลิตก็ต่ำกว่าจริงๆ
(2) การใช้พลังงานตามระดับอุปกรณ์: ค้นหาสมดุลที่เหมาะสมระหว่างกำลังและประสิทธิภาพ
หลอดไฟ LED เติบโตในครัวเรือนส่วนใหญ่ใช้พลังงานระหว่าง 15 ถึง 150 วัตต์ หากคุณใช้โคมไฟ 100W เป็นเวลา 12 ชั่วโมงต่อวัน ค่าไฟฟ้าจะอยู่ที่ 0.5 หยวนต่อ kWh 0.6 หยวนต่อวัน และ 18 หยวนต่อเดือน ระบบ LED สามารถลดการใช้พลังงานได้มากกว่า 50% เมื่อเทียบกับระบบไฟโซเดียมความดันสูง- ทั่วไปขนาด 400 วัตต์ โรงงานบูรณาการทะเลทราย Wulanbuhe ในมองโกเลียในผสมผสานการผลิตไฟฟ้าโซลาร์เซลล์เข้ากับไฟ LED เสริมเพื่อดักจับคาร์บอนได้ 42 กิโลกรัมต่อตารางเมตรในแต่ละปี ซึ่งช่วยลดค่าใช้จ่ายด้านพลังงานได้ถึง 60% เมื่อเทียบกับโรงเรือนมาตรฐาน
(3) การบัญชีคาร์บอนฟุตพริ้นท์: การเปลี่ยนจากการใช้พลังงานไปสู่นิเวศวิทยา
เมื่อคุณเปรียบเทียบพลังงานที่ใช้ปลูกผักกาดหอม 1 กิโลกรัม คุณจะเห็นว่าการปลูกกลางแจ้งใช้พลังงานไฟฟ้า 0.05kWh และมีการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 0.21kgCO ₂ e; เรือนกระจกแบบดั้งเดิมใช้ไฟฟ้า 2.8kWh และมีปริมาณการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 1.89kgCO ₂ e; โรงงานโรงงาน LED (ไฟฟ้าสีเขียว) ใช้ไฟฟ้า 8.5kWh แต่ด้วยการใช้ระบบหมุนเวียนแบบไฮโดรโพนิกเพื่อกำจัดปุ๋ย 12 กรัม รอยเท้าคาร์บอนจึงมีเพียง 0.32 กก. CO ₂ e เรื่องราวพลังงานของแสงสว่างเพื่อการเกษตรเปลี่ยนแปลงไปอย่างมากเมื่อพืชเปลี่ยนจาก "การใช้ไฟฟ้า 8.5 kWh" ไปเป็น "การกักเก็บคาร์บอนสุทธิ 0.5 กก."
3. สถานการณ์การใช้งาน: วิธีปฏิบัติจริงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้พลังงาน
(1) การปลูกพืชที่บ้าน: การปฏิวัติเขียวที่ใช้พลังงานน้อยมาก
จากผลการทดสอบจริงจากผู้บริโภคของ Xiaohongshu โคมไฟที่กำลังเติบโต LED 5W ใช้ไฟฟ้า 0.06kWh และมีค่าใช้จ่าย 0.03 หยวนในการทำงาน 12 ชั่วโมงต่อวัน ซึ่งเป็นปริมาณพลังงานเดียวกับตู้เย็นที่ทำงาน 3 ชั่วโมงหรือทีวีที่ทำงาน 1.6 ชั่วโมง กลยุทธ์ราคาไฟฟ้าสูงสุดใน Midnight Valley สามารถลดค่าไฟฟ้าของคุณได้อีก 50% ด้วยระบบลดแสงอัจฉริยะ ผู้ใช้ในครัวเรือนในเซินเจิ้นกวนหลานสามารถรักษาการใช้ไฟฟ้าต่อเดือนให้น้อยกว่า 10kWh และค่าไฟฟ้าต่อปีให้เหลือน้อยกว่า 60 หยวน
(2) เรือนกระจกเชิงพาณิชย์: การควบคุมอัตราส่วนประสิทธิภาพพลังงานที่แม่นยำ
ในอุทยานสาธิต Yangling เรือนกระจกขนาด 5,000 ตารางเมตรใช้พืชสวนหลายชั้นและสามมิติ- ระบบ LED แต่ละระบบมีความหนาแน่นของพลังงาน 150W/m² รับระบบควบคุมสิ่งแวดล้อมแบบ Internet of Things เพื่อทำงานร่วมกันเพื่อปรับความเข้มของแสง อัตราส่วนสเปกตรัม และเนื้อหา CO ₂ ให้เหมาะสม การควบคุมแสงแบบไดนามิกใช้พลังงานต่อหน่วยเอาท์พุตน้อยกว่าระบบคงที่ถึง 18% แต่ยังเพิ่มเอาท์พุตอีก 25% อีกด้วย
(3) การเร่งการผสมพันธุ์: การควบคุมควอนตัมของโฟโตไซเคิล
ศูนย์เทคโนโลยี Yangling ของกลุ่ม Sinochem Syngenta Group ใช้การควบคุมช่วงแสงเพื่อเพาะพันธุ์ข้าวโพดห้ารุ่นในแต่ละปี เทคโนโลยี LED ในเรือนกระจกอัจฉริยะเลียนแบบสภาพแสงแดดเขตร้อน และเร่งวงจรการสืบพันธุ์จาก 120 วันเป็น 48 วัน เมื่อเปรียบเทียบกับแนวทางก่อนหน้านี้ เทคโนโลยีควบคุมคุณภาพแสงช่วยเพิ่มอายุของละอองเกสรตัวผู้ได้ 30% และอัตราการผสมเกสรตัวเมีย 25% ขณะเดียวกันก็ตัดพลังงานที่จำเป็นในการเพาะพันธุ์ยูนิตลง 40%
