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Belichtung im Gartenbau: LEDs setzen neue Akzente Gartenbau

LEDs werden als Leuchtmittel für den Gartenbau zunehmend gefragter: Sie haben eine deutlich höhere Energieeffizienz als herkömmliche Leuchten und bieten darüber hinaus noch weitere Vorteile.

Mit LED nimmt eine neue Generation an Leuchtmitteln Einzug in den Gartenbau.
Bild: LVG Ahlem

Belichtung ist im Gartenbau eine gängige Methode, um das Pflanzenwachstum zu beeinflussen. Meist kommt sie als Assimilationsbelichtung im Gewächshaus zum Einsatz, um die fehlende Strahlung in der lichtarmen Jahreszeit zu kompensieren und die Erträge zu steigern. In der Jungpflanzenvermehrung werden Pflanzen zum Teil ganz unter Ausschluss natürlicher Strahlung belichtet. Darüber hinaus setzt das Indoor-Farming als noch junger Branchenzweig auf eine ausschließlich künstliche Belichtung.

Überwiegend im Zierpflanzenbau wird Belichtung auch zur fotoperiodischen Steuerung des Pflanzenwachstums eingesetzt. So kann zum Beispiel die Tageslänge künstlich verlängert werden, um auf diese Weise bei fotoperiodisch sensitiven Pflanzen die Blüteninduktion oder die Knospenruhe zu beeinflussen.

Neue Generation von Leuchtmitteln auf dem Vormarsch

Nach wie vor stellen Natriumhochdruckdampflampen (NHDL) im professionellen Unterglasgartenbau den Standard für die Assimilationsbelichtung dar. Daneben spielen Metallhalogendampflampen (MHDL) eine gewisse Rolle. Beide Leuchtmittel gehören zur Gruppe der Gasentladungslampen. Das heißt, Strom fließt durch ein Gas, wodurch Strahlung erzeugt wird.

In modernen Indoor-Farmen sind LEDs heute schon Standard. Sie sind nicht nur sparsam, sondern können wegen der geringen Wärmeabstrahlung nah an den Pflanzen angebracht werden.
Bild: AzmanL/iStock/E+ via Getty Images

Seit einigen Jahren drängt im Gartenbau jedoch eine neue Generation an Leuchtmitteln auf den Markt, die sich im Alltagsgebrauch bereits etablieren konnte: Leuchtdioden, oder kurz LEDs genannt (von engl.: Light-emitting diodes). Dabei handelt es sich um Halbleiter-Bauelemente, die Licht ausstrahlen, wenn elektrischer Strom durch sie hindurchfließt. Die Technik für LED-Leuchtmittel hat sich in den letzten Jahren rasant weiterentwickelt und wird somit zunehmend interessanter für den professionellen Gartenbau, der hohe Ansprüche an Leuchtmittel stellt.

Auf dem Markt gibt es inzwischen zahlreiche Hersteller, die hochwertige LED-Leuchten für den Gartenbau anbieten. Im Folgenden haben wir für Sie zusammengefasst, welche Vorteile LED-Leuchten bieten und für wen sich eine Anschaffung lohnt.

Hohe Energieeffizienz durch Einsatz von LEDs

Ein Vorteil von LED-Leuchten liegt ganz klar in ihrem geringeren Verbrauch an elektrischer Energie. Für den Gartenbau lässt sich die Energieeffizienz am besten mit der sogenannten Photonenflussausbeute beschreiben. Sie stellt das Verhältnis von fotosynthetisch nutzbarer Strahlung – gemessen in Mikromol pro Sekunde (µmol/s) – zur eingesetzten elektrischen Leistung (in Watt) dar. Während die Photonenflussausbeute bei Gasentladungsleuchten zwischen 1,3 und 1,9 liegt, kommen moderne LED-Leuchten heute auf 3 bis 3,5. Durch die höhere Photonenflussausbeute kann entweder der Ertrag gesteigert werden oder bei gleichbleibendem Ertragsniveau die zu installierende Leuchtenleistung verringert werden.

Wie hoch die Energieeinsparung im Vergleich zu herkömmlichen Leuchtmitteln letztlich ausfällt, hängt von verschiedenen Faktoren ab und lässt sich daher nicht verallgemeinernd sagen.

In einem Versuch des Gartenbauzentrums Geisenheim an Basilikum-Topfkräutern konnten durch die LED-Belichtung bis zu 57 Prozent der Kosten für Elektroenergie im Vergleich zu einer Standard-Assimilationsbelichtung mit NHDL eingespart werden. In einem anderen Versuch, den das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie an verschiedenen Topfpflanzen durchführte, lagen die Einsparungen bei 40 Prozent.
Nicht berücksichtigt ist bei diesen Werten allerdings der erhöhte Heizenergiebedarf, der daraus resultiert, dass LED-Leuchten weniger Wärme in den Pflanzenbestand abstrahlen als Gasentladungsleuchten.

Beim sogenannten Interlighting geht man mit den LED-Leuchten sehr nah an die Pflanzen heran.
Bild: Olga Seifutdinova/iStock/Getty Images Plus via Getty Images

Erhöhter Heizbedarf durch geringere Wärmestrahlung von LEDs

Aufgrund ihrer Bauart und Technik strahlen LED-Leuchten weniger Wärme in den Pflanzenbestand ab als Gasentladungsleuchten. Das hat Vor- und Nachteile. Der Nachteil ist, dass das dadurch im Gewächshaus entstehende Temperaturdefizit in der Heizperiode durch zusätzliche Wärmeenergie wieder ausgeglichen werden muss. Das mindert die Gesamtenergieeinsparung etwas. Unterm Strich bleibt es aber bei einer Energieeinsparung.

Die Tatsache, dass mit LEDs Licht und Wärme im Bestand separat voneinander gesteuert werden können, sehen viele Betriebe aber auch als Vorteil. Denn dies macht ein präziseres Arbeiten möglich.

In manchen Anwendungsbereichen ist die geringere Wärmestrahlung der LED-Technik sogar sehr willkommen, weil man mit diesen Leuchten sehr viel näher an die Pflanzen herankommt, ohne sie durch die Wärmeabstrahlung zu schädigen. Dies ist zum Beispiel von Nutzen in Mehrlagenkulturen oder beim sogenannten Interlighting. Unter Letzterem versteht man die Belichtung zwischen den Reihen einer Gewächshauskultur, die zu Ertragssteigerungen führen kann. Interlighting kommt zum Beispiel beim Anbau von Tomaten oder Gurken zum Einsatz.

LED-Leuchten sind dimmbar

Anders als die meisten Gasentladungsleuchten sind LED-Leuchten problemlos dimmbar. Das ist ein zusätzlicher Vorteil, denn es ermöglicht den Betrieben, die Belichtung dynamisch anzupassen: Sinkt die Strahlungsintensität im Gewächshaus unter einen bestimmten Schwellenwert, können die LEDs so hochgedimmt werden, dass nur die Differenz zum Schwellenwert „aufgefüllt“ wird. Bei Gasentladungsleuchten ist bisher meist nur ein Anschalten bei voller Leistung möglich.

Durch die Dimmfunktion lässt sich zusätzlich Energie einsparen. Bei einem Versuch im Gartenbauzentrum Geisenheim konnte der Strombedarf allein durch das Dimmen der LEDs, gegenüber einer reinen „Ein-Aus-Schaltung“ mit NHDL, um 17 Prozent abgesenkt werden.

LEDs bieten optimales Strahlungsspektrum zur Wachstums- und Qualitätssteuerung

Eine weitere Besonderheit von LED-Leuchten ist, dass man das Spektrum des von ihnen ausgehenden Lichts frei variieren kann: Farben, das heißt die unterschiedlichen Wellenlängen, sind mit LED-Technik separat regelbar – und das in einem sehr engen Bereich. Dies eröffnet Produzentinnen und Produzenten im Gartenbau neue Wege in der Kulturführung.

In der Fachliteratur gibt es zahlreiche Hinweise darauf, dass die Spektralfarben des Lichts unterschiedliche Effekte auf die Entwicklungsprozesse der Pflanze haben. Über die frei gestaltbaren Lichtspektren bietet die LED-Technik somit die Möglichkeit, gezielt Einfluss zu nehmen, zum Beispiel auf das Streckungswachstum, die Blattausfärbung oder die Ausbildung von Inhaltsstoffen. Auf diese Weise könnte zum Beispiel der Einsatz chemischer Wachstumsregulatoren reduziert werden.

Der Hauptanwendungsbereich dürfte hier wahrscheinlich im Zierpflanzen- und Topfkräuteranbau liegen. In den vergangenen Jahren sind hierzu teils vielversprechende Versuche durchgeführt worden. Es zeigte sich jedoch häufig, dass Pflanzenarten und zum Teil auch Sorten sehr unterschiedlich auf die verwendeten Spektren reagierten.

Mehr dazu im Artikel: Mit LEDs Pflanzenwachstum und -qualität steuern

Auf die Fotosyntheseleistung der Pflanzen hatten die untersuchten LED-Farbspektren in Versuchen bislang keinen entscheidenden Einfluss. Fotosynthetisch scheint Mischlicht somit am effektivsten.

Lohnt sich der Einsatz von LED?

Vor allem vor dem Hintergrund der gestiegenen Energiekosten ziehen immer mehr Gartenbau-Betriebe eine Umstellung auf LED in Erwägung. In puncto Energieverbrauch spräche jedenfalls vieles dafür.

LED-Leuchten sind in der Anschaffung aktuell noch teurer als herkömmliche NHDL. Laut Dr. Dirk Ludolph von der Lehr und Versuchsanstalt für Gartenbau Ahlem um etwa das Zwei- bis Zweieinhalbfache im Vergleich zu herkömmlichen NHDL.

Die Wirtschaftlichkeit hänge stark von der jährlichen Einsatzdauer der Leuchten ab, sagt Eva-Maria Geiger vom Institut für Erwerbs- und Freizeitgartenbau der Bayrischen Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau (LWG). „In erster Linie dürfte sich die LED-Technik für Betriebe lohnen, die auf eine Belichtung nicht verzichten können“, so Geiger. „Dies betreffe vor allem Vermehrungsbetriebe und Fruchtgemüsebaubetriebe in der lichtarmen Jahreszeit und Betriebe, die mit Mehrlagenkultur-Systemen arbeiten. Doch auch für (Topf-)Kräuter- und Zierpflanzenbetriebe mit lichtbedürftigen Kulturen wie Schnitt- und Topfrosen, Schnittgerbera oder Orchideen könnte sich eine Umstellung auf LED lohnen.“

Bei der Kalkulation der Investitionskosten sollte auch die höhere Lebensdauer der LED-Leuchten berücksichtigt werden. Diese wird von vielen Herstellern mit bis zu 50.000 Stunden angegeben und liegt damit um ein Vielfaches höher als die von NHDL.
„Ob diese Lebensdauer tatsächlich eingehalten werden kann, wird sich allerdings erst in ein paar Jahren zeigen“, sagt Dr. Thorsten Bornwaßer, Gartenbauexperte der Staatlichen Lehr- und Versuchsanstalt für Gartenbau Heidelberg (LVG).
Auch Dirk Ludolph hält die 50.000 Stunden für zu hoch gegriffen, gibt aber zu bedenken, dass selbst eine Lebensdauer von 25.000 bis 30.000 Stunden noch deutlich über der von herkömmlichen NHDL liege.
Es sei auch wichtig, nicht nur die angegebene Lebensdauer zu beachten, sondern auch die vom Hersteller gewährte Garantie, so Bornwaßer. Diese belaufe sich derzeit bei vielen Herstellern auf fünf Jahre – drei Jahre mehr als die gesetzliche Garantie.

Alle Gartenbau-Experten verweisen interessierte Betriebe auf die bestehenden Fördermöglichkeiten, die es für LED-Leuchten gibt. Nähere Auskünfte darüber gibt es im Fachhandel.

Letzte Aktualisierung: 18.01.2023

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