En el mundo de la iluminación hortícola, especialmente en el cultivo de cannabis, la eficacia es la eficiencia con la que la energía eléctrica se convierte en luz útil para la planta. Pero es mucho más que un número en una hoja de especificaciones. La eficacia afecta a los costes energéticos, al rendimiento y, en última instancia, a la rentabilidad.
"Los costes de la energía están subiendo en todo el mundo. Entre el aumento de la demanda de red de los vehículos eléctricos, los centros de datos, la infraestructura de IA y la electrificación general, los productores seguirán sintiendo la presión de facturas de electricidad más altas", dice Daniel Pilsworth de Fluence. "La iluminación y la climatización juntas suponen la mayor parte de los gastos operativos de una instalación de cultivo. Por eso cada fotón cuenta".
Del aumento de la eficiencia al diseño más inteligente de los sistemas
Hace una década, el sector dio el salto de las lámparas de sodio de alta presión (HPS) a los LED. Los LED ofrecían una mayor eficiencia, reducían la emisión de calor y mejoraban el control medioambiental. Los productores podían destinar más energía a luz productiva en lugar de calor residual, al tiempo que aliviaban la carga de los sistemas de calefacción, ventilación y aire acondicionado. Con el tiempo, esas primeras transiciones supusieron un gran ahorro, pero la fruta madura ya se ha recogido. "La tecnología de diodos de los LED se ha perfeccionado enormemente, y el aumento anual de la eficiencia que veíamos antes, del 2-3% año tras año, se ha ralentizado hasta el 1% o menos", continúa Daniel. "El sector ha alcanzado una meseta en la eficacia bruta de los diodos. Este cambio ha modificado el debate. Ya no se trata sólo de la eficiencia de un diodo, sino del diseño inteligente de todo el sistema para aprovechar al máximo cada vatio. El próximo salto adelante en eficacia no vendrá del nivel de los componentes. Vendrá de cómo apliquemos la luz".
© Fluence Bioengineering
La relación entre espectro y eficacia
El espectro desempeña un papel fundamental a la hora de determinar la eficacia de las luminarias. Los LED rojos son intrínsecamente más eficientes que los blancos porque emiten luz directamente, mientras que los blancos dependen de recubrimientos de fósforo que absorben energía en el proceso de conversión. Una luminaria con un alto contenido en rojo puede alcanzar 3,5 µmol/J o más, mientras que una luminaria blanca amplia puede situarse en torno a 2,7 µmol/J. Dicho esto, un entorno con un alto contenido en rojo no siempre es la mejor opción. "Un exceso de luz roja puede dificultar el trabajo del personal en la sala y, lo que es más importante, aumenta el riesgo de fotoblanqueo, esos cogollos con "puntas blancas" que reducen la calidad general de la flor y su valor en el mercado. El fotoblanqueo puede depender de la cepa y estar influido por otros factores ambientales. El objetivo es siempre el equilibrio".
Equilibrio entre eficiencia y limitaciones de capital
El cannabis sigue siendo un mercado con limitaciones de capital. Dado que la legalización federal todavía no se ha producido en EE.UU., los productores no tienen acceso a la misma financiación de bajo coste de la que disfruta la agricultura tradicional. Eso hace que cada dólar de CapEx y OpEx cuente. "Una instalación más eficiente suele tener un precio de compra más elevado, por lo que la decisión correcta depende de la situación financiera, las tarifas energéticas locales y los programas de descuentos disponibles. Algunas empresas de servicios públicos vinculan directamente la elegibilidad de los incentivos o el valor de los pagos a la eficacia de las luminarias, lo que significa que las luminarias más eficientes pueden compensar gran parte de su coste inicial. En algunos casos, los descuentos pueden alcanzar los 1.000 dólares o más por luminaria, lo que convierte la iluminación de alto rendimiento en una inversión casi rentable. En última instancia, no existe una solución única. Los productores deben sopesar el coste inicial con el ahorro energético a largo plazo y las posibles ventajas de los incentivos. El socio de iluminación adecuado debe ayudarles a hacer esos cálculos con honestidad".
De dónde vendrán los próximos avances
Dado que la eficiencia de los diodos se está estancando, los fabricantes de iluminación están innovando en otros aspectos: cómo, dónde y cuándo suministrar la luz. "En Fluence, nuestro programa de investigación se ha centrado en optimizar el espectro, la intensidad y la ubicación de la luz para reducir el consumo de energía y mejorar el rendimiento y la calidad", señala Daniel. "La iluminación dinámica sintonizable es una de las herramientas más prometedoras. Mediante el ajuste de la composición espectral a lo largo del ciclo de crecimiento de la planta, los productores pueden utilizar más rojo cuando es seguro y reducirlo cuando el cultivo se vuelve sensible al fotoblanqueo. Nuestra nueva luz superior RAPTR 2 encarna esa flexibilidad. Su espectro T48 sintonizable permite a los productores variar el contenido de rojo del 40 al 80 por ciento, logrando una eficacia de hasta 3,5 µmol/J y manteniendo un control medioambiental preciso. Combinamos esta tecnología con apoyo hortícola: nuestro equipo científico trabaja directamente con los productores para diseñar programas de iluminación que ofrezcan el máximo ahorro energético y la máxima salud para las plantas".
Más allá de la cubierta: una estrategia de "sándwich rojo"
Otra frontera de la eficacia se encuentra bajo la cubierta. "Nuestra investigación ha demostrado que la iluminación por debajo de la cubierta permite un contenido en rojo mucho mayor sin el mismo riesgo de fotoblanqueo que se observa con la luz de arriba abajo. Al distribuir los fotones por encima y por debajo de la cubierta, lo que llamamos nuestra estrategia de iluminación en sándwich rojo, podemos aumentar el rendimiento, la uniformidad y la calidad, al tiempo que mejoramos la eficiencia energética. Es un ejemplo elegante de cómo la ciencia y la ingeniería de las plantas convergen para superar los límites del rendimiento".
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