เอกสารไวท์เปเปอร์: CO2 และแสงสว่างในสภาพแวดล้อมแบบปิด เกษตรกรรม

บทนำ

การเกิดขึ้นของฟาร์มแนวตั้งและโรงเรือนสมัยใหม่ได้ปฏิวัติสาขาการทำสวนพืชสวน โดยนำเสนอโซลูชั่นที่เป็นนวัตกรรมใหม่เพื่อตอบสนองความต้องการที่เพิ่มขึ้นสำหรับการผลิตอาหารที่ยั่งยืน ระบบเกษตรกรรมที่มีการควบคุมสภาพแวดล้อมใช้เทคโนโลยีขั้นสูงเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร เพิ่มผลผลิตพืชผลสูงสุด และลดผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม อย่างไรก็ตาม การจัดการและรักษาสภาพการเจริญเติบโตที่เหมาะสมภายในพื้นที่ปิดเหล่านี้ถือเป็นความท้าทายที่สำคัญ นอกจากแสงประดิษฐ์แล้ว ปัจจัยสำคัญประการหนึ่งที่ส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืชก็คือความเข้มข้นของก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO2)

คำชี้แจงปัญหา

ในการเกษตรกรรมที่มีสภาพแวดล้อมแบบควบคุม (CEA) เช่น ฟาร์มแนวตั้งและโรงเรือนสมัยใหม่ การรักษาสภาพการเจริญเติบโตที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการบรรลุผลผลิตพืชผลสูงสุด ปัจจัยสำคัญสองประการที่มีอิทธิพลอย่างมากต่อการเจริญเติบโตของพืชคือแสงประดิษฐ์และความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ใน CEA การปรับสเปกตรัมแสง ความเข้ม และระยะเวลาให้เหมาะสมโดยวัดโดย Daily Light Integral (DLI) เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืชและเพิ่มผลผลิตสูงสุด ต่างจากมนุษย์อย่างพวกเราที่ต้องทนทุกข์ทรมานจากความเข้มข้นของ CO2 ที่สูงกว่า พืชผลต้องการคาร์บอนไดออกไซด์ในระดับหนึ่ง ซึ่งโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2 ppm (เช่น ต้นกล้ามะเขือเทศ แตงกวา) ถึง 800 ppm เพื่อให้สามารถเติบโตได้อย่างมีประสิทธิภาพและเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่มีการควบคุม ความต้องการแสงสว่างและข้อกำหนดของ CO1300 แตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับพันธุ์พืชและระยะการเจริญเติบโตเฉพาะของมัน ความเข้มข้นของ CO2 ในการดำเนินงานที่กำลังเติบโตของ CEA ที่ปิดสนิทสามารถลดลงอย่างรวดเร็วถึง 2 ppm ส่งผลให้ธุรกิจ CEA เกือบทั้งหมดใช้การจ่าย CO200 เป็นมาตรการชดเชยเพื่อทำให้ระดับ CO2 มีความเข้มข้นที่เหมาะสมที่สุด ต่างจากปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมอื่นๆ CO2จำเป็นต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำและได้รับผลกระทบอย่างมากจากการระบายอากาศ ระยะเวลาการเจริญเติบโตของพืช และสภาพอากาศ สิ่งอำนวยความสะดวกของ CEA มักมีระบบระบายอากาศและโครงสร้างทางกายภาพ เช่น ชั้นวางและถาดที่ขัดขวางการเคลื่อนที่ของอากาศ ส่งผลให้เกิดการแบ่งชั้นภายในสภาพแวดล้อม ด้วยเหตุนี้ บางพื้นที่อาจมีความเข้มข้นของ CO2 ต่ำกว่าปกติ ซึ่งส่งผลเสียต่อการสังเคราะห์ด้วยแสงและประสิทธิภาพโดยรวมของพืช เพื่อบรรเทาปัญหานี้ ผู้ปลูกจะเพิ่มระดับ CO2 โดยรวมในฟาร์มโดยการฉีด CO2 เพิ่มเติม อย่างไรก็ตาม ผู้ปลูกต้องใช้ความระมัดระวัง เนื่องจากการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์มากเกินไปอาจทำให้การเจริญเติบโตของพืชไม่สมดุล คุณภาพพืชผลลดลง และต้นทุนการดำเนินงานเพิ่มขึ้น ความไม่สมดุลระหว่างการจัดหา CO2 การดูดซึมพืชผล และการระบายอากาศยังก่อให้เกิดการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศผ่านการปล่อย CO2 โดยตรง ในขณะที่ข้อบังคับสำหรับพลังงานสีเขียวกำหนดให้ฟาร์มต้องใช้ระบบทำความร้อนหม้อไอน้ำเพื่อสร้าง CO2 เพื่อสำรวจระบบเสริมสมรรถนะทางเลือก

โซลูชัน: Infineon พบกับ Crocus Labs

เพื่อจัดการกับความท้าทายเหล่านี้ ผู้ปลูกสามารถใช้ประโยชน์จากความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของคาร์บอนไดออกไซด์ ความเข้มของแสง และการสังเคราะห์ด้วยแสง เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเจริญเติบโตและผลผลิตของพืช รูปที่ 2 แสดงให้เห็นกราฟ CO1 และความเข้มของแสง ด้วยการรักษาสมดุลที่เหมาะสมของ CO2 และสเปกตรัมแสง ผู้ปลูกสามารถเพิ่มผลผลิตควอนตัมสำหรับการดูดซึม CO2 ได้สูงสุด อย่างไรก็ตาม มีจุดอิ่มตัวที่ CO2 และความเข้มของแสงที่เพิ่มขึ้นอีกจะส่งผลกระทบต่อกิจกรรมการสังเคราะห์แสงน้อยที่สุด การวางเซ็นเซอร์ CO2 อย่างมีกลยุทธ์ทั่วทั้งพื้นที่การเพาะปลูกช่วยให้ผู้ปลูกได้รับข้อมูลเชิงลึกที่ครอบคลุมเกี่ยวกับการกระจายของ CO2 และทำการตัดสินใจอย่างมีข้อมูลเกี่ยวกับการเสริม CO2 และสเปกตรัมแสง ระบบไฟอัจฉริยะของ Crocus Labs ใช้ประโยชน์จากเซ็นเซอร์ Infineon XENSIV™ PAS CO2 เพื่อรวบรวมข้อมูลจากส่วนต่างๆ ของฟาร์ม การบูรณาการอย่างราบรื่นนี้ช่วยให้สามารถซิงโครไนซ์เอาต์พุตสเปกตรัมของแสงกับข้อกำหนดเฉพาะของ CO2 ของพืชที่แตกต่างกันในระยะการเจริญเติบโตที่แตกต่างกันและในสถานที่ต่างกัน ทำให้เกิดสภาพแวดล้อมการเติบโตในอุดมคติ ด้วยการรับประกันอัตราการสังเคราะห์แสงที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการของพืช ผู้ปลูกสามารถได้รับผลผลิตที่สูงขึ้น ปรับปรุงคุณภาพพืชผล และลดต้นทุนการดำเนินงาน (จากไฟฟ้าและการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์) ความสามารถในการควบคุมสเปกตรัมแสงและคาร์บอนไดออกไซด์ได้อย่างแม่นยำนี้ยังช่วยให้ฟาร์มมีความยืดหยุ่นในการลดความเสี่ยงด้านตลาดด้วยการปรับการเลือกพืชผล ตัวอย่างเช่น ในสถานการณ์ที่ตลาดเต็มไปด้วยแตงกวา ส่งผลให้ราคาลดลง ฟาร์มสามารถปรับแสงและพารามิเตอร์ CO2 เพื่อรองรับพืชผลที่แตกต่างกันได้ ความสามารถในการปรับตัวนี้ช่วยให้พวกเขาหลีกเลี่ยงการสูญเสียทางการเงินและรักษาความสามารถในการทำกำไรได้

ด้วยการผสานรวมเซ็นเซอร์ XENSIV™ PAS CO2 ที่มีความแม่นยำสูงของ Infineon เข้ากับระบบไฟอัจฉริยะของ Crocus Labs ทำให้ Crocus Labs มอบโซลูชันที่ครอบคลุมแก่เกษตรกรผู้ปลูก โดยผสมผสานการตรวจสอบ CO2 แบบเรียลไทม์ การควบคุมแสงที่แม่นยำ และการปรับแต่งสเปกตรัมอัจฉริยะ ตัวอย่างเช่น ในฟาร์มแนวตั้งสูง 10 เมตรบนพื้นที่กว่า 1000 ตร.ม. ที่ปลูกผักใบเขียว การบูรณาการดังกล่าวช่วยให้ผู้ปลูกสามารถตรวจสอบระดับคาร์บอนไดออกไซด์ และปรับสเปกตรัมแสงแบบไดนามิกในตำแหน่งต่างๆ ของฟาร์มเพื่อชดเชยการสูญเสียในระดับ CO2 ที่เหมาะสมและ จึงตรงกับความต้องการเฉพาะของพืช ด้วยการวิเคราะห์ข้อมูลเซ็นเซอร์ CO2 และใช้อัลกอริธึมขั้นสูง ระบบไฟส่องสว่างจะสามารถปรับเอาต์พุตสเปกตรัมได้อย่างชาญฉลาด เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง ส่งเสริมคุณภาพของโรงงาน ในขณะเดียวกันก็ลดความจำเป็นในการใช้ CO2 เกินขนาด

ในกรณีการใช้งานอื่น ให้พิจารณาเรือนกระจกที่เพาะปลูกพืชผล ด้วยการผสานเซ็นเซอร์ CO2 ของ Infineon เข้ากับระบบไฟส่องสว่างของ Crocus Labs เกษตรกรผู้ปลูกจึงสามารถปรับองค์ประกอบสเปกตรัมของแสงตามการวัด CO2 แบบเรียลไทม์ได้ ตัวอย่างเช่น ในระหว่างการเปลี่ยนจากระยะออกดอกไปสู่ระยะติดผล XENSIV™ PAS CO2 จะช่วยรักษาระดับ CO2 ที่สม่ำเสมอ ในขณะที่ระบบไฟส่องสว่างในห้องปฏิบัติการ Crocus สามารถปรับเพื่อเพิ่มความยาวคลื่นสีแดงมากขึ้นเพื่อปรับปรุงการพัฒนาของผลไม้ ด้วยการควบคุมทั้งระดับ CO2 และสเปกตรัมแสงอย่างแม่นยำ ผู้ปลูกสามารถสร้างสภาพแวดล้อมการเจริญเติบโตในอุดมคติที่เพิ่มความสามารถในการสังเคราะห์แสงของพืชให้สูงสุด ส่งผลให้ดอกไม้มีชีวิตชีวาและมีสุขภาพดี

หากต้องการอ่านเอกสารไวท์เปเปอร์นี้ต่อ โปรดคลิกที่นี่