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Los invernaderos con LED son más eficientes

A largo plazo son más económicos y más productivos que los iluminados por bombillas convencionales

The Physics arXiv Blog 18/06/2014

No resulta sorprendente descubrir que los consumidores de todo el mundo desarrollado cada vez exigen más verduras de temporada todo el año, incluso cuando el clima local simplemente no permite ese tipo de cultivo. Los tomates, pepinos y verduras de hoja son particularmente populares. Por esa razón, la agricultura de invernadero se ha convertido en un factor importante en el suministro de alimentos para los países desarrollados.

Esto ha hecho que se dispare el número de invernaderos comerciales y el área que ocupan. En los Países Bajos, por ejemplo, los invernaderos ocupan alrededor de 0,25% de la superficie terrestre de todo el país. Y Holanda no es ni siquiera el mayor productor de verduras de invernadero en Europa. Esa posición la ocupa España. Hoy día, el mayor productor de verduras de invernadero en el mundo es China.

Este tipo de agricultura tiene un impacto significativo sobre el medio ambiente. Los invernaderos comerciales tienen que ser iluminados y calentados de un modo que optimice el crecimiento. Y hasta el 35% del coste de los tomates de invernadero proviene de esta calefacción e iluminación.

Así que es importante preguntarse cómo minimizar la cantidad de energía necesaria para desarrollar estos cultivos. Una de las respuestas más obvias consiste en hacer que los invernaderos pasen de usar iluminación incandescente tradicional, por lo general lámparas de sodio de alta presión, a más LED de bajo consumo.

Esto podría parecer una obviedad económica, pero el cambio se ha producido lentamente dentro de la industria debido al alto coste inicial de los LED. Los agricultores se cuestionan si pueden llegar a recuperar el coste inicial de un sistema completamente nuevo de iluminación.

Una respuesta nos llega gracias al trabajo de Devesh Singh y sus colegas en el Centro de Hannover para Tecnologías Ópticas de la Universidad de Hannover en Alemania. El equipo ha comparado los costes del ciclo vital de las lámparas de sodio de alta presión tradicionales frente a LED para iluminación de invernaderos.

Y señalan que las ventajas son evidentes. Calculan que el coste acumulado de las lámparas de sodio de alta presión supera al de los LED a los siete años, y que después de 16 años el coste acumulado de las lámparas de sodio de alta presión es más del doble que el coste equivalente de LED.

Resulta fácil ver de dónde proceden estos ahorros. Aunque las lámparas de sodio de alta presión son individualmente más baratas que los LED, tienen que cambiarse todos los años, en comparación con los 19 años que dura un LED. Y, por supuesto, los LED consumen considerablemente menos electricidad, desperdiciando menos calor.

Pero la parte más interesante del análisis de Singh y compañía está en el potencial de los LED para cambiar la forma en que se cultivan las verduras y hortalizas. Las lámparas de sodio de alta presión emiten luz a través de toda la parte visible del espectro e incluso hasta en la zona de infrarrojos, donde gran parte de la energía se pierde en forma de calor. Por el contrario, los LED se pueden ajustar para emitir luz en zonas muy específicas del espectro.

Los fisiólogos vegetales saben desde hace tiempo que la clorofila absorbe principalmente las partes azul, verde y roja del espectro, pero absorbe poco la naranja y la amarilla. Así que tendría sentido producir luz sólo en estas partes del espectro. Por supuesto con los LED resulta fácil, pero es imposible con las lámparas de sodio

Al mismo tiempo, varios investigadores han demostrado que los patrones de floración y germinación están influenciados por la luz verde, y esa frecuencia de la luz también influye en la biomasa de ciertas plantas, así como en su contenido nutricional.

Por ejemplo, unos niveles más altos de luz roja aumentan la producción de tomates y el contenido de vitamina C de la mostaza, las espinacas y las cebollas verdes. "La luz verde también contribuye al crecimiento y desarrollo de la planta", señalan Singh y su equipo.

Aún se desconoce exactamente el modo en que las distintas frecuencias influencian el crecimiento, la biomasa y el contenido nutricional de la planta. Razón por la cual los científicos de plantas de todo el mundo están estudiando el fenómeno actualmente, en un intento por explotarlo en el futuro.

Por el momento, la estrategia de los agricultores de invernadero parece clara: pasarse a la iluminación LED lo más rápido posible. La inversión debería ser rentable en unos pocos años y las ventajas de poder influir en los rendimientos y la calidad de la producción deberían comenzar a notarse durante los años siguientes.

Es un tema complejo, con numerosos matices. Existen muchos argumentos a favor de comer alimentos cultivados localmente, ya que los costes de transporte son más bajos. Los invernaderos permiten una mayor variedad de frutas y verduras en un clima determinado. Los LED ofrecen a los agricultores una mayor flexibilidad a un coste más bajo y con un menor impacto ambiental. Sin duda son objetivos que vale la pena seguir.

Ref: arxiv.org/abs/1406.3016 : LEDs for Energy Efficient Greenhouse Lighting

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