Enhancing Energy Efficiency and Sustainability in Horticulture with LED Flash Lighting Systems (FLASH-LED)

Jordbær er en av de viktigste små fruktavlingene i Norden, inkludert Norge. I 2022 var det årlige produksjonsvolumet av norske jordbær 7052 tonn, noe som bare dekker rundt 30 % av markedets etterspørsel (Statistisk sentralbyrå). Det er en økende etterspørsel etter lokalproduserte, ferske jordbær med minimal bruk av syntetiske kjemikalier. Å flytte avlinger av høy verdi fra åker til beskyttet dyrking kan oppfylle disse forbrukerkravene med minimal bruk av kjemikalier og redusert kvalitetstap forårsaket av lang transport. På grunn av den lange vinterperioden med korte daglengder og lavere innstrålingsnivå, er supplerende belysning nødvendig for drivhusproduksjon. De mest avanserte beskyttede dyrkingssystemene, kjent som "plantefabrikker", er helt avhengige av kunstig belysning. Imidlertid medfører kunstig belysning ekstra energikostnader på grunn av høye strømpriser. Derfor er strategisk belysning som forbedrer energieffektiviteten og presis bruk spesifikt tilpasset avlingen viktig. I dette prosjektet vil vi utvikle og teste lyssystemer med tilpassbare lysmønstre for å forbedre fotosyntetisk ytelse ved bruk av mikropulsbelysningsteknologi. Lyssystemet vil kunne justere frekvens og pulsforhold for å tilpasse seg de lysavhengige og lysuavhengige reaksjonene i fotosyntesen, med redusert fotoinhibering. Videre vil belysningsoppskrifter som er spesifikke for utviklingsstadier av avlinger (primært jordbær) utvikles, ved bruk av 3D-modeller for avlings- og lysinteraksjoner. Dette muliggjør effektiv utnyttelse av lysenergi, forbedret avlingsutbytte og forbedret kvalitet etter høsting. Hovedfunnene i prosjektet vil bli testet i en vertikal jordbærfarm for potensiell bruk. Det utviklede belysningssystemet skal også testes med ledende selskaper involvert i mikroalgeproduksjon. Forventede resultater vil bidra til kunnskapsbygging innen presisjonsbelysning og høyteknologisk presisjonsvertikalt landbruk.

Horticultural lighting is a common practice for high value crops produced in protected cultivation systems in Northern Europe. However, artificial lighting adds extra energy costs due to high electricity prices. Therefore, strategic lighting improving energy use efficiency, and precise application in a crop-specific manner is important. In this project we will develop and test lighting systems with customizable light patterns to enhance photosynthetic performance using micro pulse illumination technology. The lighting system will be able to adjust the frequency and duty cycle to adapt to the light dependent and independent reaction in photosynthesis with reduced photoinhibition. Further, lighting recipe specific for developmental stages of crops (primarily strawberry) will be developed, making use of 3D crop-light models, which make efficient utilization of light energy, enhanced crop yield and improved post-harvest quality possible. The main findings of the project will be tested in a strawberry vertical farm for its potential application. The developed lighting system will also be tested with leading companies involved in microalgae production.