Varför växthusbelysning är en av de största elkostnaderna
Belysning i ett kommersiellt växthus är inte som belysning i en kontorsbyggnad. Kontorsbelysningen lyser 8–10 timmar per dag, och belysningsmålet är relativt blygsamt. Växthusbelysning går 12–18 timmar per dag under vintermånaderna, och ljusintensiteten som krävs för fotosyntes är mycket högre än vad människans visuella komfort kräver.
I ett kommersiellt växthus i Storbritannien eller norra Europa står belysningen vanligtvis för 30–45 % av den totala elförbrukningen under den kompletterande belysningssäsongen oktober–mars, enligt analys av Storbritanniens Agriculture and Horticulture Development Board (AHDB, 2022). I fullt kontrollerad miljö jordbruk (CEA) verksamhet - därLED T8 Grow Lights för inomhusväxteroch bar-armaturer ger 100 % av ljuset, belysning kan representera 60–70 % av anläggningens totala elektricitet.
Hög-HPS-armaturer - fortfarande den vanligaste växthusbelysningstekniken i äldre installationer - producerar cirka 1,0–1,5 µmol/J fotosyntetiskt aktiv strålning (PAR) per förbrukad watt. Ett kommersiellt LED-växthusväxtljus av hög kvalitet producerar 2,0–3,0 µmol/J -, vilket betyder att samma fotosynteseffekt kräver 40–60 % mindre elektrisk inmatning.
Denna effektivitetsgap är grunden för LED-elbesparingen. Den exakta besparingen vid en given installation beror på de specifika armaturer som byts ut, ersättningsspecifikationen och driftstimmar.
Energisparberäkningen Steg för steg
1: Fastställ din nuvarande årliga energiförbrukning för belysning
Formeln är enkel:
Antal armaturer × wattal per armatur × dagliga drifttimmar × årliga driftdagar ÷ 1,000=årlig kWh
Exempel: 60 HPS-armaturer på 600W vardera, igång 16 timmar per dag, 365 dagar per år:
60 × 600W × 16h × 365=210,240 000 Wh ÷ 1,000=210,240 kWh per år
Obs! HPS-armaturer drar mer faktisk effekt än deras nominella watt på grund av ballastförluster - en 600W HPS med magnetisk ballast drar vanligtvis 660–680W vid väggen. Använd uppmätt eller namnskylt ingångseffekt, inte lampans effekt.
2: Identifiera LED-bytesspecifikationen
En 600W HPS-fixtur som producerar cirka 90 000 lumen vid 1,2 µmol/J PAR-effekt ger ungefär 720 µmol/s PAR-effekt. En kommersiell LED-växthuslampa av hög kvalitet på 2,5 µmol/J kräver 720 ÷ 2.5=288W för att leverera samma PAR. I praktiken specificerar många odlare 300–320W LED-ersättningar för 600W HPS för att ge en liten säkerhetsmarginal.
Använder 315W LED-ersättningar:
60 × 315W × 16h × 365=110,376 000 Wh ÷ 1,000=110,376 kWh per år
Årlig elbesparing: 210 240 − 110,376=99,864 kWh
3: Konvertera till kostnad
Vid 0,28 GBP/kWh:
Årlig elbesparing: £27 962
Vid 0,25 €/kWh (europeisk kommersiell pris):
Årlig elbesparing: 24 966 €
4: Inkludera VVS-förmånen
HPS-armaturer genererar betydande strålningsvärme - en 600W HPS-lampa avger ungefär 400W värme till odlingsmiljön. På sommaren måste denna värme avlägsnas genom ventilation eller kylning, vilket ökar energikostnaderna. På vintern kompenserar denna värme delvis värmebehovet, vilket minskar nettoenergibesparingen från att ersätta HPS.
Nettoeffekten av HVAC av LED-ersättning varierar beroende på klimat och säsong:
I varma klimat eller sommardrift: LED-byte minskar kylbelastningen, vilket ökar den direkta elbesparingen med 10–20 %
I kalla klimat med vinterdominerade-belysningssäsonger: den förlorade värmen från HPS måste kompenseras genom uppvärmning, vilket minskar nettobesparingen med 15–25 %
För ett brittiskt växthus med en extra belysningssäsong på 7 månader, främst på vintern, minskar HVAC-kompensationen vanligtvis den effektiva nettobesparingen med cirka 15 % jämfört med den direkta elberäkningen. Justerat nettosparande i exemplet ovan: cirka 23 700 £ per år.
Beyond Energy De andra kostnadsbesparingarna från LED
Lampbyteskostnad eliminerad
En 600W HPS-lampa har en nominell livslängd på cirka 10 000–12 000 timmar. Vid 16 timmar per dag är det 1,7–2,1 år innan utbyte. För 60 matcher:
Kostnad för HPS-lampa: cirka 25–40 pund per lampa
Ersättningsarbete till kommersiella priser (arbetar på höjden, 60 armaturer): cirka 600–800 £ per ersättningscykel
Total ersättningskostnad per cykel: £2 100–3 200
Årlig kostnad: £1 000–1 900 per år
En kvalitetKommersiellt LED-växthuslampaklassad till 50 000 timmar (L70) vid 16 timmar per dag varar cirka 8,5 år innan den når slutet av den nominella livslängden - utan att lampbyten krävs under den perioden. Den årliga underhållskostnaden för lysdioder är i princip noll för den nominella livslängden bortom rengöring (diskuteras i vår kompletterande underhållsartikel).
Arbetskostnad för HPS Management
Utöver lampbyte kräver HPS-armaturer regelbunden inspektion med avseende på ballastens tillstånd, kondensatorns hälsa och reflektorrengöring. I ett kommersiellt växthus med 60 armaturer representerar detta underhållsprogram cirka 20–30 timmars kvalificerad arbetskraft årligen. Med kommersiella underhållsentreprenörers priser på £35–55/timme, är det £700–1 650 per år i underhållsarbete som i praktiken försvinner med LED-byte.
Förbättrad grödans enhetlighet
HPS-armaturer ger en ojämn ljusfördelning-. Oavsett om du uppgraderar tillUFO LED Grow Lights för växthuseller linjära stapelformat, LED-teknik med hot spots direkt under lampan och betydande fall-av armaturens kanter. LED-växthusodlingslampor - särskilt linjära stång-stil Kommersiella LED-växthusväxtljusformat - ger mer enhetlig täckning av baldakin. Forskning från Horticultural Development Company (HDC, 2021) fann att förbättrad ljuslikformighet med LED-ersättning minskade inom-grödans storleksvariation med 18 % i salladsproduktion, vilket direkt ökade andelen säljbara huvuden per skörd.
Bearbetat exempel: Komplett kostnadsjämförelse för ett 1 000 m² kommersiellt växthus
Antaganden
1 000 m² glasväxthus, norra Europa
Nuvarande installation: 100 × 600W HPS fixturer (660W faktisk dragning med ballast)
16 timmar/dag, 7 månader/år kompletterande belysning (oktober–april: 213 dagar)
Elpris: 0,28 £/kWh
LED-ersättning: 100 × 320 W Kommersiellt LED-växthusljus vid 2,5 µmol/J
Aktuell årlig elkostnad för belysning: 100 × 660W × 16h × 213 dagar ÷ 1 000 × £0.28=£63,498
LED årlig elkostnad för belysning: 100 × 320W × 16h × 213 dagar ÷ 1 000 × £0.28=£30 797
Direkt energibesparing: 32 701 £/år
Ytterligare besparingar:
Byte av HPS-lampa (årsvis): £1 500
Underhållsarbete: £1 200
Förbättring av grödans enhetlighet (uppskattad): £4 000–8 000 i minskat avfall
Total beräknad årlig besparing: £39 400–43 400
LED-installationskostnad (100 × 320 W kommersiell LED-växthuslampa för 180 GBP per armatur, plus installation): cirka 22 000 GBP
Återbetalningstid: 6–7 månader
Detta exempel är konservativt i sin uppskattning av skördekvalitet och utesluter potentiella statliga incitamentsprogram för kommersiella LED-uppgraderingar, vilket ytterligare kan minska den effektiva investeringskostnaden.
Återbetalningstid Vad du kan förvänta dig i olika skalor
Litet växthus (under 200 m²): Högre kostnad per-fixtur på grund av mindre ordervolymer; mindre effektiv VVS-fördel. Återbetalning normalt 18–30 månader. Fortfarande ekonomiskt sund; tar bara längre tid än stora kommersiella verksamheter.
Kommersiellt växthus (200–2 000 m²): Ljudet för LED-ekonomi. Volyminköp minskar kostnaden per-enhet; besparingarna är tillräckligt stora för att amorteras snabbt. Återbetalning normalt 8–18 månader.
Stor-drift (2 000 m²+): I stor skala är kostnaderna per-enhet lägst och de totala årliga besparingarna kan vara betydande. Återbetalningen kan vara så kort som 6–10 månader. Många storskaliga-operatörer använder utrustningsfinansiering, vilket i praktiken gör programmet kontant{10}}neutralt från månad ett med energibesparingar som täcker månadsbetalningen.
Publicerat Research on LED Greenhouse Energy Economics
AHDB (Agriculture and Horticulture Development Board).LED Grow Light Energy Economics för brittisk trädgårdsodling. AHDB Technical Report, 2022. Fann att odlare som ersatte HPS med LED i kommersiella växthusverksamheter i Storbritannien uppnådde medianenergibesparingar på 48 % i elförbrukningen för belysning.
Nelson, JA och Bugbee, B. "Ekonomisk analys av LED-belysning i växthus: jämförelse av flera-webbplatser."PLOS ETT, Vol. 9, Issue 6, 2014. Grundläggande studie som etablerar effektivitetsjämförelse mellan LED och HPS i kommersiella växthussammanhang.
van Iersel, MW "Optimering av LED-belysning i jordbruk med kontrollerad miljö."HortScience, Vol. 52, Issue 2, 2017. Etablerar PAR-effektivitetsriktmärken för LED vs HPS i växthusapplikationer.
Horticultural Development Company (HDC).LED-belysning påverkar grödans enhetlighet och säljbar avkastning. HDC-projektrapport, 2021.
Energibesparande mätning på ett kommersiellt växthus LED-retrofit
En tomatodlare i Lincolnshire, Storbritannien, drev ett 1 400 m² Venlo-växthus med 120 × 600 W HPS-armaturer med dubbla- ändar för kompletterande vinterbelysning. Årlig elräkning för belysning: cirka 84 000 pund under säsongen oktober–april. Odlaren hade varit ovillig att uppgradera på grund av kapitalkostnaden för LED-byte och osäkerhet om den faktiska besparingen.
Sunhingstones anlitades för att leverera och installera 120 × 320WKommersiellt LED-växthuslampabar-armaturer med individuell 0–10V dimning. I projektet ingick:
Energiövervakning före-installation i 30 dagar för att fastställa en verifierad baslinje
LED-installation under april–maj mellan de kompletterande belysningssäsongerna
Energiövervakning efter-installation i 30 dagar från oktober
Uppmätta resultat (första kompletta kompletterande belysningssäsong efter-installation):
Elförbrukning för belysning: minskad från 84 000 kWh/månad i genomsnitt (HPS) till 42 300 kWh/månad (LED) - en minskning med 49,6 %
Månatlig elkostnad för belysning: reducerad från £23 520 till £11, 844 - sparar £11 676/månad
Årligt sparande (7 månaders säsong): £81 732
Utbyteskostnad för HPS-lampa undviken (första cykeln har redan betalats): £5 800
Total ekonomisk fördel för första-året: £87 532
Total investering i fixturer och installation: £52 400
Återbetalningstid: 7,2 månader
Skördresultat: odlaren observerade förbättrad likformighet i trädkronornas temperatur (inga heta fläckar från strålande HPS-värme) och rapporterade en minskning av tidig botrytis-incidens - tillskrivet lägre luftfuktighet i trädkronorna från reducerad värme-drivna kondensationscykler.
Odlaren utökade programmet till ett andra 800 m² tunnelväxthus under den följande säsongen.
F A Q
F: Hur mycket el använder ett typiskt kommersiellt LED-växthus ljus jämfört med HPS?
S: En kommersiell LED-växthuslampa för växthusbruk av hög kvalitet använder cirka 40–55 % mindre elektricitet än HPS-armaturen som den ersätter för att leverera motsvarande PAR-effekt. Den exakta besparingen beror på effektiviteten (µmol/J) för både HPS- och LED-armaturer - ju högre LED-effektivitet, desto större besparing.
F: Motverkar värmen från HPS en del av LED-energibesparingen på vintern?
S: Ja, men förskjutningen är mindre än vad många odlare förväntar sig. HPS-värme är strålningsvärme som riktas mot baldakinen, vilket ökar växttemperaturen mer än lufttemperaturen. LED-byte minskar denna strålningsvärmebelastning, vilket vanligtvis förbättrar grödans hälsa även på vintern. Uppvärmningskostnaden för att kompensera för minskad HPS-värme i ett väl-isolerat växthus är vanligtvis 15–25 % av den direkta elbesparingen - så nettobesparingen är fortfarande betydande.
F: Hur beräknar jag återbetalningstiden för mitt specifika växthus?
S: Använd ramverket i fyra-steg i den här artikeln: beräkna aktuell årlig elkostnad för belysning, beräkna LED-ersättningskostnaden vid motsvarande PAR, hitta den årliga besparingen och dividera installationskostnaden med den årliga besparingen. Inkludera underhållsbesparingar (lampbyte, arbetskraft) i den årliga besparingssiffran för en mer exakt återbetalningstid.
F: Vad är UFO LED-odlingslampor och är de lämpliga för stora kommersiella växthus?
S: UFO LED Grow Lights For Greenhouse är kompakta cirkulära armaturer väl-lämpade för individuell bänktäckning i mindre kommersiella verksamheter eller specifika odlingszoner. För växthus i stor-skala överträffar linjära stängs-format UFO LED Grow Lights For Greenhouse när det gäller enhetlighet; den kommersiella LED Greenhouse Grow Light-stången ger vanligtvis bättre enhetlighet över breda bänkar. Båda formaten är effektiva; valet beror på växthuslayout och bänkkonfiguration.
F: Var kan jag hitta en kommersiell tillverkare av LED-växthuslampor med verifierad energiprestandadata?
S: Leta efter en tillverkare som tillhandahåller testade effektivitetsdata (µmol/J) från ett oberoende fotometriskt laboratorium (LM-79-test), inte bara tillverkarens påståenden. En trovärdig kommersiell LED Greenhouse Grow Light-leverantör kan tillhandahålla testdata och hjälpa dig att modellera energibesparingar för din specifika installation innan köp.
Siffrorna är tydliga Frågan är bara när
För alla kommersiella växthus som fortfarande kör HPS-armaturer är frågan inte längre om LED-byte sparar pengar. Forskningen, testade effektivitetsdata och fälterfarenheter från odlare över hela Europa och Nordamerika bekräftar alla att den gör det - med betydande marginaler. Frågan är när man ska göra omställningen och hur man strukturerar investeringen.
På Sunhingstones levererar vi kommersiella LED Greenhouse Grow Light-system till kommersiella odlare och kan tillhandahålla energibesparande projektioner för vilken specifik installation som helst baserat på din nuvarande armaturspecifikation, drifttider och elpris.
Att driva ett befintligt HPS-växthus - oavsett om du planerar att flytta till LED T8 Grow Lights för inomhusväxter, UFO-armaturer eller kommersiell bar-
