LEDs由照明至農業生產用途之挑戰、盲點與瓶頸

 

刊登日期:2012/11/27
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現代化LEDs 光源已涵蓋自紫外光(Ultraviolet; UV)、可見光(Visible Light; VIS)至紅外光(Infrared; IR)等不同波段,依照其光輻射波段能量展現色譜,具有相當的光輻射強度(Intensity)及光亮度(Brightness)。如此也造就LEDs 光源在產業上的廣泛及大量應用,目前光電工業非但生產規格化的各式各樣燈具,亦可依照顧客的需求客製化各種特殊燈具。
 
唯因工業製程的量化目標及實際需要,必須以大量生產為訴求,因而現階段概以照明為最大生產目的,據以擴張產能、擴大廠房規模。事實上,由於低能耗、較長使用壽命及較低熱放射等環境保護特色,加上可依顧客要求產製大小不等燈具單元、具有高切換使用率、電壓可調操作等多重特點, LEDs 照明燈具確實逐漸受到各產業的重視而紛紛採用。
 
LEDs 燈具之農業生產用途
Plant Factory 係一藉由人為控制栽培環境(如光照、溫度、濕度、二氧化碳濃度、栽培養液等)可供生產者計畫性周年穩定生產高品質蔬菜之設施「“a facility that aids the steady production of highquality vegetables all year round by artificially controlling the cultivation environment (e.g., light, temperature, humidity, carbon dioxide concentration, and culture solution), allowing growers to plan production”」,具有工廠化的事實。換言之,透過設施內部環境的控制,「植物工廠」可以相較於典型田間露地栽培快速地循環生產較高品質的蔬菜。除此之外,經由使用多層次立體栽植架/ 系統,又可以充分利用有限空間進行大量的生產,發揮空間利用效率。
 
在日本,現行「植物工廠」已散見全地,生產的農作物包括葉用萵苣、香料、番茄、草莓等品項,且已實際在賣場展售及形成產業。而且為了增廣商機,「植物工廠」相關業界更是積極謀求擴大生產規模,復嘗試推廣至國外(如中東地區)。日本政府(尤其是經濟產業省及農林水產省)也聯手賣力輔導,提供業者多方協助,以“All Year Round, Anywhere Always Safe”做為標語進行宣傳。韓國的「植物工廠」已有近十年的發展歷史,政府在電費與設廠上提供優惠,並投資研發植物工廠核心技術,其中央政府的農村發展署(Rural Development Administration)中設有研發團隊。
 
「植物工廠」或「植物工場」,其價值與挑戰
平心分析「植物工廠」的價值,其具有1周年穩定生產的能力;2可設置於非農地(如工業區、商業區)的優點;3生產出高品質、安全、無毒或微農藥的農產品;4可供初級務農者或初入門農民的就業機會;5相對舒適與低負荷的操作生產環境等正面意義。在規劃完善的作物生產系統及標準作業程序下,「植物工廠」可以周年的,甚或反季節的生產規格化的初級農產品。對於農業生產環境欠佳的國家地區,其可生產及取代部分農產品,或在災害情境下緊急而快速的供應短缺蔬果,突顯其存在效益。面臨全球節能減碳的風潮,「植物工廠」的農產品可以嚴格管控、追蹤資材(源)的投入、生產履歷資訊透明,可予明確的產地與製程證明,亦能清楚標示碳足跡。
 
另一方面,「植物工廠」亦有其必須解決的挑戰,如建置設施與操作能源的費用、建立不同作物的生產系統、兼具栽培技術與設施管理能力的人才,以及目前非常有限的設施系統等。由於「植物工廠」的核心在於可供設施運作的“套裝作物生產系統”,但是現行市場上可供選擇的系統甚少,仍待農業部門開發。因此,除了「植物工廠」本身必須具有功能調整的彈性,其內部套裝作物生產系統亦得具備“全套更換”的機制,隨時因應市場或生產者的需要,抽換不同作物生產系統。又「植物工廠」的運作規模是另一項重要考量,牽涉的重點如:1設施大小;2效益基準;3固定式或移動式;4市場行銷等,生產者在設計或設置之前都必須費思斟酌……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文
 
作者:楊純明 / 行政院農業委員會農業試驗所 
★    本文節錄自「工業材料雜誌311期」,更多資料請見:https://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=10697

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