Éclairage en serre: quoi de neuf?

Jocelyne Lessard agr.Conseillère en serre

Journée des producteurs en serre27 novembre 2014

Présentation• Introduction: but de l’éclairage• Informations de base• Choix de lampes• Résultats de recherche• Comparatifs financiers• Conclusion: avant d’acheter

Buts de l’éclairage en serre• Suppléer la lumière naturelle pour

obtenir davantage de photosynthèse donc raccourcir les cycles de production et obtenir des plantes en meilleure santé

• Contrôler la photopériode pour une initiation florale au moment voulu

• Apporter des changements morphologiques

Unités de mesure et appareils

Comment évaluer la quantité et/ou qualité de notre éclairage

Sensibilité de l’oeilVision humaine

Synthèse chlorophylle

Longueur d’onde en nanomètres

A. - Unités de mesure• Unités radiométriques: les unités

radiométriques mesurent l'énergie qui provient des radiations. L'unité de base est le Joule.

• Unités photoniques: les unités photoniques mesurent la qualité des photons (mol/seconde)

• Unités photométriques: basées sur la perception de notre œil (pied-chandelle)

Unités radiométriques• Énergie rayonnante: Énergie émise,

transportée ou reçue sous forme de rayonnement. (Joule)

• Flux énergétique: puissance rayonnante d’un faisceau de lumière par unité de temps ( Joules/sec ou Watt )

• Irradiance: Intensité du flux énergétique par unité de surface et de temps. (Joules/seconde/m2).

Unités photoniques• Flux photonique: quantité de photons

générés par une source lumineuse par unité de temps. Si les photons mesurés sont compris entre des longueurs d'onde comprises entre 400 et 700 nm, on parle alors de flux photonique photosynthétique (PAR*). (mol/seconde)

• * PAR : de l’anglais, Photosynthetically

Active Radiations

Unités photoniques• Éclairement photonique : Flux

photonique (quantité de photons par unité de temps) par unité de surface. Lorsque mesuré dans le PAR, on parle d'éclairement photonique photosynthétique (mol/seconde/m2 )

• Plus élevé sera ce chiffre, meilleure sera l’efficacité de la lampe

Unités photoniques• DLI (Daily Light Integral) ou valeur

intégrée journalière est l’accumulation des mol/m²/sec sur 24 heures

• Souvent calculée par ordinateur• Cette valeur détermine la qualité des

plants produits• Valeur idéale générale entre 10 et 20

mol/m²/24 heures

Valeur intégrée de lumière (DLI)• Les besoins varient selon les récoltes.

Ex: boutures entre 10 et 12 mol/m²/24hrs. Géranium zonal devrait être 15 mol/m²/24 heures.

• Lumière naturelle intérieure: hiver entre 3 et 8

• Lumière été entre 10 et 24 • Lampes HPS normales 400 W de 2 à 4

pour 16 heures d’éclairage donc absolument nécessaires nov- dec- jan!

Unités photométriques• Les mesures photométriques sont

basées sur la façon dont est perçue la lumière par l'œil humain. Ce système est totalement inadapté pour étudier la photosynthèse et l'éclairage des plantes. La sensibilité des végétaux à la lumière est bien différente de celle de l'œil. L'unité de base des mesures photométriques est le pied-chandelle

B. - Appareils de mesure• Valeur instantanée:

• Spectrum Technologies Inc

• En µmol/m2/sec

• $299 US

• Lecture des pieds chandelles aussi

LightScout Quantum Meters

Appareil de mesure• Valeur intégrée DLI:• Spectrum Technologies Inc• En mol/m²/jour donc DLI• Intensité en µmol/m²/sec• $59 à l’unité ou $169/3• Déplaçable• Lecture sur ordinateur de gestion de

climat normalement

Photo: Audun Rikardren 2014

Choix de lampes sur le marché

Quoi de neuf?

A. - Lampes à haute décharge • HPS Haute Pression Sodium

Haute pression sodium de base • Contient de l’argon et du sodium• Couleur surtout jaune, un peu d’orangé• 400 W apporte entre 2 et 4 mol/m²/jr• Durée de vie 20,000 heures• Faisceau très large• Demande BEAUCOUP d’entretien• Chaleur dégagée (peut avantager)• Meilleur rapport qualité/ prix

Haute Pression Sodium: nouvelle génération• Apportent plus de valeur photonique• Plus de 600 W maintenant disponible• Contrôle électronique du ballast• Forme plus dynamique• Prises aux 2 extrémités de la lampe• Meilleure efficacité énergétique (1.7X)• Meilleur dissipation de la chaleur• Facilement démontable• Moins d’entretien

Longueurs d’onde en nm

Gavita 1000 W

B. -Lampes DEL• On doit ajuster les fréquences selon les

plantes• Proximité des plants, peu de chaleur

émise• Faisceau directionnel• Efficacité énergétique• Longue vie plus de 50,000 heures• Peu d’entretien

steelfab790@gmail.com

Source: Greenhouse Grower nov 2013 W. Randall & R. Lopez

Qualité de lumière émise par les HPS et les DEL

Longueurs d’onde en nm

Source LumiGrow

Lampes DEL• Beaucoup de choix! • Plusieurs compagnies sur le marché

dont PL Light et NewLux de Vancouver• Attention à la méthode de

refroidissement• Encore beaucoup de R&D chez vous

pour avoir votre recette• Dispendieux encore surtout la couleur

bleu mais j’y reviendrai en détail

DEL- effet auxiliaires et ravageurs• Macrolophus n’a pas augmenté sa

ponte en jours allongés avec des DEL rouges

• DEL blanc attire 42 % de plus d’insectes de nuit dans une étude à l’extérieur

• DEL jaune-vert sont très attractifs aux aleurodes. DEL + pièges jaunes: 1.5 à 3 X plus de thrips et aleurodes capturés

• DEL UV-A effet délétère sur l’aleurode mais bénéfique sur le puceron

Lampes DEL- effets maladies• DEL rouge et UV-B augmenterait la

résistance du concombre à l’Oidium• DEL bleu diminuerait le botrytis chez la

laitue• DEL UV-B aurait un effet de suppression

du ToMV chez la tomate

Lampes DEL: effets morphologiques• Tomates avec plus de rouge: récoltes plus abondantes valeur de la vitamine C augmente

• Basilic selon les ratios utilisés: effet sur hauteur et densité effet sur l’embranchement effet sur le goût et la saveur

LumiGrow research: DEL avec 16 % de bleu: meilleure densité, mais moins de branches et de saveur

DEL- effets combinés ??• Sur l’équilibre santé de la plante versus

maladies, + ravageurs versus auxiliaires = équation très complexe

• Sur les travailleurs ???• Sur la pollution nocturne si la serre est

en milieu résidentiel ???

Source: www.igrowlights.com

C.- Lampes au plasma ou induction• Cette technologie utilise un champ

électromagnétique pour transférer l’énergie plutôt qu’une connexion électrique donc pas d’électrode

• 6 couleurs ensemble pour donner une lumière blanche

• Période de tests disponible 6 à 12 mois• Location possible sur 5 ou 7 ans• Trop chère pour le moment mais

prometteur

Résultats de recherches

Comparaison HPS, DEL et plasma

Lien internet pour la recherche américaine

• http://leds.hrt.msu.edu/research/

DEL- Recherches- Purdue U.• Boutures: En propagation, les DEL sont

comparables aux HPS avec quelques avantages comme des boutures plus compactes et une initiation florale plus hâtive avec davantage de bleu.

• Photopériode de 16 hrs et DLI de 10• Wesley C. Randall & Roberto G. Lopez

Greenhouse Products News, Sept 2014 (pp 26-30)

DEL: Recherches Purdue U. 2013• Plantules produites sous DEL 85 R: 15

B étaient généralement de meilleurequalité ( plus compactes, plus groscalibre et plus vertes) versus HPS

• Wesley Randall, Chris Currey, and Roberto Lopez

• Dept. of Horticulture and Landscape Architecture

• Purdue University

Not for publication

Wesley Randall, Chris Currey, and Roberto Lopez Purdue U. 2013

Not for publication

DEL: Recherches Purdue U. 2013• Effet photopériodique des DEL à faible

intensité soit 4 mol/m²/sec sur annuelles, pots 4,5 po

• Pétunia: 13 à 16 jours plus tôt 13 et 16 hrs• Marigold: floraison avec 13 heures R/FR/W• Viola: 31 jours avec 16 hrs R/FR/W• Zinnia: à peine 3 jours de différence• W. Garrett Owen, Kristine N. Adamiec et

Roberto G. Lopez. Not for publication

DEL: Recherches Purdue U. 2013• Effet morphologique• Pennisetum rubrum en fin de production

pour rougir le feuillage• Meilleure réponse 50: 50 R/B pendant 2

semaines mais à basse intensité de 100 µmol/m²/sec

• Aucun effet des HPS ou de la lampe DEL photopériodique

• Not for publication

Not for publication

Comparaison des coûts

Étude américaine 2014

Coûts comparatifs• Economic Analysis of Greenhouse

Lighting: Light Emitting Diodes vs. High Intensity Discharge Fixtures

• Jacob A. Nelson, Bruce Bugbee*• Université Utah 2014• http://www.plosone.org/article/info%3Adoi

%2F10.1371%2Fjournal.pone.0099010

Base du calcul• Coût des lampes avril 2014 en $ US• Nombre de lampes pour 1000 µmol de

photons/sec• 3000 heures/ an donc beaucoup!• À $0,11 /kWh• Coût total: coût des lampes X nombre +

coût électrique sur 5 ans / année• En assumant que la plante peut tout

absorber la radiation donc sur 180°

Type de lampes

Efficacité photoniqueµmol/ sec

Coût de la lampe en $US

Coût électrique/ an µmol/m²/an

Coût total après 5 ans µmol/m²/an

400 W magn.Sunlight HPS 416 200 0,35 0,401000 W elec.Gavita HPS 1751 500 0,19 0,23R/ B DELLSG 653 1200 0,19 0,54R/ W/ B DELLumigrow 325 390 1000 0,26 0,73R/ B DELLumigrow 330 284 1200 0,37 1,16400 W PlasmaIGrow 374 1200 0,35 0,94

Tableau comparatif 2014

Conclusions du tableau• Lampe HPS meilleure qualité/prix

( pour le moment)• Vérifier l’efficacité photonique de la

lampe• La disposition de la lampe est super

importante!

Avant d’acheter!• Faites vos devoirs• Maximiser les conditions de la serre

actuelle• Choisissez des compagnies

spécialisées en conditions de serre• L’éclairage est la fine touche pour

maximiser la rentabilité• Toujours ajouter du CO² avec éclairage

Merci