Análisis de los factores impulsores, oportunidades y desafíos en el desarrollo de la industria de equipos de iluminación suplementaria para plantas
01 Panorama general de la industria de equipos de iluminación suplementaria para plantas
Las luces de cultivo para plantas son fuentes de luz artificiales que estimulan el crecimiento de las plantas emitiendo espectros electromagnéticos adecuados para la fotosíntesis. Las luces de cultivo se utilizan generalmente en aplicaciones sin luz natural o que requieren iluminación suplementaria, proporcionando un espectro similar al de la luz solar o uno más adecuado para las necesidades de las plantas cultivadas.
Como uno de los principales factores que afectan el crecimiento y desarrollo de las plantas, el espectro, la intensidad luminosa y el fotoperiodo influyen en el crecimiento y desarrollo de las plantas.
Los equipos de iluminación suplementaria para plantas se utilizan comúnmente en invernaderos, agricultura vertical, fábricas de plantas y jardinería doméstica. Actualmente, los productos agrícolas de alto valor añadido, como verduras, frutas y flores, en los países desarrollados se cultivan principalmente en invernaderos, utilizando fuentes de luz artificial para regular el entorno lumínico. Por ejemplo, países como los Países Bajos en Europa ya han aplicado la iluminación suplementaria para plantas en la producción agrícola moderna, logrando importantes beneficios económicos.
En los últimos años, impulsadas por el rápido avance tecnológico y las políticas gubernamentales, muchas empresas de iluminación se han adentrado en el ámbito de la iluminación hortícola, convirtiéndose el sector de los equipos de iluminación suplementaria para plantas en uno de los segmentos de mayor crecimiento.
02 Factores impulsores del mercado global de equipos de iluminación suplementaria para plantas
A. El aumento de la demanda mundial de frutas y verduras, junto con la disminución gradual de la superficie cultivable per cápita
La población de los países de mercados emergentes sigue manteniendo una fuerte tasa de crecimiento, y la población mundial mantiene una tendencia de crecimiento estable, lo que también impulsa el aumento continuo de la demanda de mercado de productos agrícolas de frutas y verduras. Al mismo tiempo, la mejora del nivel de vida de las personas ha promovido la adopción de conceptos dietéticos saludables y científicos y la mejora de la estructura dietética. La proporción de consumo de cultivos como verduras y frutas está aumentando gradualmente, lo que impulsa el desarrollo de la industria de frutas y verduras, así como de la industria de iluminación suplementaria para plantas.
La producción mundial y china de hortalizas ha mantenido un crecimiento constante en los últimos años, aumentando de 1.050 millones de toneladas y 530 millones de toneladas en 2015 a 1.090 millones de toneladas y 560 millones de toneladas en 2019, con tasas anuales compuestas de crecimiento (TACC) del 0,9% y el 1,2%, respectivamente. En el futuro, impulsada por el continuo crecimiento de la población mundial y la mejora del nivel de vida, la producción y la demanda mundial y china de frutas y hortalizas continuarán mostrando una tendencia alcista estable. Sin embargo, la superficie de tierra cultivable per cápita mundial está en una tendencia continua a la baja, disminuyendo de 0,188 hectáreas por persona en 2015 a 0,182 hectáreas por persona en 2019, y se prevé que disminuya a una TACC del -0,6% hasta 0,177 hectáreas por persona para 2024.
El crecimiento de la población y la reducción de las tierras cultivables exigen mayores rendimientos por unidad de superficie, lo que impulsa fuertemente la demanda de equipos de iluminación suplementaria para plantas que aceleran el crecimiento y aumentan la producción. Los equipos de iluminación suplementaria para plantas pueden promover la fotosíntesis en entornos con poca o ninguna luz, acelerando eficazmente el crecimiento de las plantas, acortando el ciclo de cultivo de frutas y hortalizas, mejorando su calidad, rendimiento y sabor, fomentando el desarrollo de la industria de frutas y hortalizas, satisfaciendo la creciente demanda de los consumidores y ayudando a abordar problemas como el suministro de alimentos y la seguridad alimentaria.
B. Creciente demanda de jardinería doméstica
A medida que aumentan los ingresos de los hogares y mejoran los niveles de vida, la jardinería doméstica está ganando popularidad gradualmente, y la ecología verde se está convirtiendo en una parte integral de la vida de las personas. En Estados Unidos, donde hay muchos entusiastas de la jardinería, casi el 80% de los hogares cultivan alimentos o flores en casa, gastando cada hogar un promedio de más de $550 al año en jardinería. La proporción de jóvenes menores de 35 años en este grupo está aumentando gradualmente, superando el 30%. Además de plantar diversas plantas en sus patios, cada vez más estadounidenses están dispuestos a invertir más dinero en equipos de cultivo interior. Por otro lado, el brote de la pandemia de COVID-19 a principios de 2020 también impulsó el desarrollo del mercado de jardinería doméstica.
Debido a la pandemia, las personas pasan más tiempo en casa y dedican más tiempo a actividades domésticas como la jardinería en el hogar. Los balcones, patios traseros y azoteas se han convertido en lugares populares para cultivar verduras y plantas verdes. Cultivar verduras simples en casa no solo brinda alegría y permite disfrutar de los placeres de la vida rural, sino que también ayuda a reducir el riesgo de infección asociado con salir a comprar. Para los entusiastas de la jardinería, proporcionar luces de crecimiento vegetal adecuadas es a menudo necesario para promover un mejor crecimiento de las plantas. Esto es especialmente importante en entornos de cultivo interior con luz relativamente débil. Las luminarias LED de crecimiento, caracterizadas por bajo consumo de energía, alta eficacia luminosa, baja generación de calor y tamaño compacto, se han utilizado ampliamente en aplicaciones de iluminación para jardinería doméstica. Se pueden usar en lámparas de mesa para plantas domésticas, estantes de cultivo de plantas para el hogar y máquinas de cultivo de verduras domésticas. Con el auge de la jardinería doméstica global y una mayor conciencia del consumo de jardinería, las perspectivas para las aplicaciones de iluminación de jardinería doméstica son prometedoras.
C. Rápido desarrollo de la agricultura moderna en instalaciones
Con el rápido desarrollo de la ciencia y la tecnología, el contenido de la agricultura protegida se está enriqueciendo cada vez más. Diversos modelos y conceptos como invernaderos, fábricas de plantas, agricultura vertical y cultivo sin suelo están madurando gradualmente. La agricultura protegida posee un alto contenido tecnológico, se caracteriza por una gestión intensiva y una alta eficiencia económica, y se ha convertido en uno de los importantes símbolos de la agricultura moderna. La superficie mundial de cultivo de hortalizas en invernadero aumentó de 415.000 hectáreas en 2014 a 497.000 hectáreas en 2018. Además, el rápido desarrollo de las fábricas de plantas en los últimos años ha aportado nuevo impulso a la agricultura moderna. Las fábricas de plantas se consideran una vía importante para resolver problemas como la escasez de recursos, la insuficiencia de mano de obra de las nuevas generaciones, la creciente demanda de alimentos y el abuso de fertilizantes y pesticidas químicos. También son un medio clave para lograr la autosuficiencia alimentaria durante la exploración futura de la ingeniería aeroespacial, recibiendo amplia atención por parte de países de todo el mundo.
En los sistemas modernos de agricultura en entorno controlado, el entorno lumínico es uno de los factores físicos ambientales indispensables para el crecimiento y desarrollo de las plantas. La regulación de la morfogénesis de las plantas mediante el ajuste de la calidad de la luz es una tecnología clave en el cultivo en instalaciones. Cuando las condiciones ambientales como el dióxido de carbono, el agua, los nutrientes, la temperatura y la humedad están fijadas, la densidad de flujo de fotones fotosintéticos entre el punto de saturación de luz y el punto de compensación de luz de una planta específica determina directamente su tasa de crecimiento relativa. Con la investigación profunda del espectro, se ha descubierto que la luz en diferentes bandas de longitud de onda tiene efectos distintos en las diversas etapas de crecimiento de las plantas. Los equipos de iluminación suplementaria pueden prolongar el tiempo de iluminación efectiva como iluminación complementaria, reemplazar completamente la luz natural para promover el crecimiento de las plantas en fábricas de plantas y resolver por completo el problema de la dependencia del clima durante la etapa de plántulas, permitiendo una programación razonable basada en los plazos de entrega de las plántulas. Mediante el uso de equipos de iluminación suplementaria, se puede dominar mejor la tasa de fotosíntesis de las plantas y la eficiencia de las fuentes de luz, controlando así la velocidad y la calidad del crecimiento de las plantas. Por lo tanto, el rápido desarrollo de la agricultura moderna en entorno controlado no puede separarse del apoyo de la tecnología de iluminación suplementaria para plantas, y los escenarios de cultivo agrícola cada vez más diversos y los requisitos de cultivo en constante mejora también han promovido el mayor desarrollo de la industria de iluminación suplementaria para plantas.
03 Oportunidades que enfrenta la industria
A. Los escenarios de aplicación de los equipos de iluminación suplementaria para plantas se están ampliando continuamente
Desde la perspectiva de los ámbitos de aplicación, los equipos de iluminación suplementaria para plantas han logrado actualmente una aplicación a gran escala en invernaderos. Las aplicaciones en fábricas de plantas con luz totalmente artificial, jardinería doméstica, cultivo multicapa/vertical, muros verdes vegetales, cultivo al aire libre en campo abierto y cultivo de tejidos vegetales aún se encuentran en etapas iniciales. Con el rápido desarrollo de nuevos sectores y la mejora continua de los requisitos de iluminación e iluminación suplementaria en diversos ámbitos, los equipos de iluminación suplementaria para plantas presentarán métodos y escenarios de aplicación más diversos en el futuro.
Actualmente, los invernaderos son el ámbito de aplicación más extendido para los equipos de iluminación suplementaria para plantas. En los invernaderos, a menudo se utilizan lámparas HID de alta potencia y alto calor como luces superiores para proporcionar la principal fuente de luz suplementaria. Hoy en día, cada vez más invernaderos también están equipados con lámparas LED, que pertenecen a fuentes de luz fría, como luminarias de iluminación suplementaria entre plantas para acelerar aún más el crecimiento de las plantas. Las fábricas de plantas con luz totalmente artificial son el sector de más rápido crecimiento en la aplicación de equipos de iluminación suplementaria para plantas. Las fábricas de plantas incluyen varios tipos, como sistemas centralizados multicapa y distribuidos móviles. Sus sistemas de iluminación hortícola adoptan mayoritariamente sistemas de luminarias lineales o de matriz plana, y generalmente permiten un control inteligente del entorno lumínico adecuado para el crecimiento de las plantas.
En los últimos años, los proyectos de fábricas de plantas han experimentado un rápido desarrollo a nivel mundial, especialmente en Japón, Países Bajos, China y otros países. A medida que las fábricas de plantas logren gradualmente una aplicación comercial a gran escala en el futuro, la aplicación de equipos de iluminación suplementaria para plantas en este campo se penetrará aún más. El cultivo al aire libre también está aumentando gradualmente el uso de luces de crecimiento para plantas, como en el caso de cultivos de día largo de alto valor económico (por ejemplo, la pitahaya). Con la disminución gradual del costo de la iluminación suplementaria para plantas, se espera que la aplicación de equipos de iluminación suplementaria para plantas en este campo se penetre aún más. Además, los escenarios de cultivo estereoscópico/vertical necesitan estar equipados con equipos de iluminación suplementaria para la iluminación suplementaria multicapa (especialmente en las capas inferiores) al maximizar el uso del espacio de cultivo vertical. Con la mayor promoción y aplicación de la tecnología de cultivo estereoscópico, las perspectivas de demanda de equipos de iluminación suplementaria para plantas son amplias.
B. Desarrollo continuo de la tecnología de iluminación suplementaria para plantas
En los últimos años, gracias a los esfuerzos colaborativos de los participantes de la industria, las instituciones de investigación y los mercados aguas abajo, el nivel tecnológico de la industria de iluminación suplementaria para plantas ha seguido avanzando. Mediante I+D, innovación de procesos y experiencia acumulada, las empresas de iluminación suplementaria para plantas pueden ofrecer soluciones integrales llave en mano para entornos lumínicos vegetales, desde el diseño del espectro hasta los productos finales. Pueden combinar con precisión diferentes fuentes de luz de calidad para formar matrices de iluminación suplementaria según las necesidades fotosintéticas de distintas plantas, ofreciendo una personalización "a medida" para satisfacer las necesidades de diversas plantas en diferentes entornos de crecimiento, maximizando así el crecimiento vegetal y alcanzando objetivos de ahorro de energía. La optimización y ajuste dinámico del entorno lumínico según los requisitos de la receta de luz desde la etapa de plántula hasta la cosecha es también una tendencia importante en la agricultura de precisión futura. Para aumentar el rendimiento, el cultivo puede realizarse por etapas y zonas combinado con recetas de luz según las características de desarrollo de la planta, mejorando la eficiencia productiva y el rendimiento en cada fase; para mejorar la calidad, se pueden utilizar métodos como la regulación nutricional y la regulación lumínica para aumentar el contenido de componentes nutricionales y otros componentes funcionales beneficiosos para la salud.
En el futuro, a medida que la demanda del mercado de un ajuste en tiempo real de la calidad y cantidad de luz se intensifique, aprovechar los avances en la tecnología de control inteligente y la amplia adopción del Internet de las Cosas (IoT) para combinar múltiples espectros monocromáticos con sistemas de control inteligentes se convertirá en una tendencia clave en la iluminación suplementaria para plantas. Este enfoque permite ajustes oportunos de la calidad y la salida de luz según el estado de crecimiento de las plantas y las necesidades de cultivo.
C. Ampliación adicional de las categorías de aplicación de los equipos de iluminación suplementaria para plantas
A medida que la tecnología de iluminación suplementaria madura, los equipos de iluminación suplementaria para plantas se aplican cada vez más a una gama más amplia de categorías biológicas. Además de las hortalizas, frutas, flores y plantas ornamentales, que actualmente tienen un uso generalizado, también se utilizan gradualmente para el cultivo de plantas medicinales, hongos y microorganismos, así como para la acuicultura y la avicultura. Las plantas medicinales pertenecen al sector de cultivo de alta gama; materiales medicinales como Cordyceps, Anoectochilus roxburghii y Dendrobium officinale tienen un alto valor económico, lo que convierte a este en un sector con amplia aplicación de iluminación suplementaria para plantas y amplias perspectivas de desarrollo. Además, la demanda de equipos de iluminación suplementaria crece día a día a medida que el cultivo de hongos logra una producción industrializada. En entornos de cultivo industrializados en interiores, la estimulación lumínica es esencial para la formación de los cuerpos fructíferos de la mayoría de los hongos comestibles, y la calidad de la luz también afecta la calidad de los hongos y el rendimiento general. Con la industrialización de la producción de hongos comestibles, el mercado de iluminación suplementaria relacionado con los hongos comestibles tiene considerables perspectivas de desarrollo.
Actualmente, los equipos de iluminación suplementaria han alcanzado cierta escala de aplicación en la acuicultura y la avicultura, con una tecnología relativamente madura. Para la cría de animales, se pueden utilizar dispositivos de iluminación suplementaria con longitudes de onda específicas para promover la productividad animal y reducir el uso de aditivos alimentarios y hormonas, según los diferentes objetivos de cría. En el futuro, el continuo enriquecimiento de las categorías de cría y la expansión sostenida del mercado de cría impulsarán aún más el crecimiento de la demanda en la industria de la iluminación suplementaria. En el campo del cultivo microbiano, se pueden utilizar equipos de iluminación suplementaria con longitudes de onda específicas que promuevan la reproducción y proliferación de microorganismos beneficiosos para lograr procesos de reacción microbiana de alta eficiencia y alta densidad. Con la profundización de la investigación microbiana y la expansión del tamaño del mercado, los equipos de iluminación suplementaria tendrán aplicaciones más ricas en el futuro.
Con la profundización de la investigación en óptica y biología vegetal y animal, así como los continuos avances en la tecnología de iluminación suplementaria, el uso del control personalizado del entorno lumínico para regular el crecimiento de más organismos se convertirá en una tendencia importante en la industria de la iluminación suplementaria. Se espera que los equipos de iluminación suplementaria tengan perspectivas de aplicación más amplias y un contenido técnico más rico en el futuro.
04 Desafíos que enfrenta la industria
A. La industria se encuentra en una etapa temprana de desarrollo, con baja madurez del mercado.
Actualmente, la industria nacional de equipos de iluminación suplementaria para plantas se encuentra aún en una etapa inicial de desarrollo, con un bajo nivel de madurez del mercado. Especialmente en el ámbito de los productos de iluminación suplementaria de baja potencia para plantas, el panorama competitivo aún no está claro. Los productos de iluminación suplementaria de baja potencia para plantas tienen requisitos relativamente más bajos en cuanto a procesos de producción y nivel tecnológico. Algunos fabricantes de menor escala adoptan estrategias de precios bajos para aumentar su cuota de mercado, descuidando los estándares de calidad del producto, lo que puede desencadenar una competencia desleal por precios y perjudicar el desarrollo a largo plazo de las industrias nacionales relacionadas.
B. Falta de estándares industriales unificados
La industria de la iluminación suplementaria para plantas se encuentra en un período de rápido desarrollo y aún no se han establecido estándares industriales relativamente unificados. Por lo tanto, los fabricantes deben diseñar soluciones de producto específicas según las diferentes especificaciones de producto de los fabricantes de luminarias, lo que da lugar a una amplia variedad de productos de driver / fuente de alimentación LED y luminarias en el mercado, provocando cierto desperdicio de recursos de I+D y producción. La falta de estándares industriales unificados se ha convertido en un factor desfavorable que afecta al desarrollo del sector.
05 Barreras de entrada para los fabricantes tradicionales de luminarias
A. Barreras técnicas
A diferencia de las luminarias tradicionales para iluminación interior, iluminación pública e iluminación paisajística, los equipos de iluminación para el crecimiento de las plantas requieren un alto flujo de fotones fotosintéticos para satisfacer las necesidades de la fotosíntesis vegetal, por lo que su driver / fuente de alimentación LED generalmente tiene mayor potencia. Cuanto mayor sea la potencia del driver / fuente de alimentación LED, mayor será la dificultad en el diseño de la estructura del circuito y en el diseño de la estructura térmica. Además, los equipos de iluminación para el crecimiento de las plantas se utilizan en entornos con grandes diferencias de temperatura, alta humedad, alta corrosión, sobretensiones por rayos, interferencias electromagnéticas y fluctuaciones significativas de la tensión de la red. Deben cumplir requisitos especiales de iluminación como alta estabilidad, alta fiabilidad, distribución de luz especializada y alto flujo de fotones fotosintéticos, al mismo tiempo que cumplen los requisitos de ahorro de energía, seguridad y protección del medio ambiente. El diseño de las luminarias para el crecimiento de las plantas difiere significativamente de las luminarias tradicionales. Por lo tanto, los fabricantes tradicionales de luminarias enfrentan ciertas barreras técnicas si desean entrar en el campo de la iluminación para el crecimiento de las plantas.
B. Barreras de recursos de clientes
Actualmente, los principales mercados de aplicación para la iluminación suplementaria para plantas se concentran en países desarrollados como Europa y Estados Unidos. Los clientes finales son principalmente grandes marcas de productos de agricultura en instalaciones, y el modelo de negocio es predominantemente ODM. Estos clientes valoran principalmente aspectos como la calidad del producto, la capacidad de suministro estable a largo plazo y la asistencia en la actualización de productos para los clientes finales. Por lo general, los clientes deben realizar evaluaciones exhaustivas antes de seleccionar a sus proveedores. Solo añadirán o cambiarán de proveedor si el proveedor original enfrenta problemas graves de calidad o no puede satisfacer la demanda de suministro en términos de volumen de producción y precio. El proceso de certificación de proveedores por parte de los clientes finales consume mucho tiempo y costos. Los nuevos participantes tienen dificultades para romper la reputación comercial y los hábitos de cooperación formados durante años. Por lo tanto, los fabricantes tradicionales de luminarias a menudo enfrentan altas barreras de recursos de clientes al intentar ingresar al campo de la iluminación suplementaria para plantas.
C. Barreras de diferenciación de productos
La iluminación suplementaria para plantas pertenece a la iluminación especializada. Sus tecnologías de producción y aplicación, características del producto, campos de aplicación y canales de ventas difieren significativamente de la iluminación tradicional. La iluminación suplementaria para plantas hace mayor hincapié en los escenarios de aplicación; estos varían según la región de cultivo y la etapa de crecimiento de la planta. Los equipos de I+D y de producto deben contar con amplia experiencia sectorial en iluminación suplementaria para plantas y un conocimiento profundo de todo el ciclo de crecimiento vegetal para desarrollar productos alineados con la demanda aguas abajo. Los fabricantes tradicionales de luminarias tienen un conocimiento limitado de los escenarios de aplicación de la iluminación suplementaria para plantas y deben asumir elevados costes de tiempo e I+D para entrar en este campo.