Análise dos fatores impulsionadores, oportunidades e desafios no desenvolvimento da indústria de equipamentos de iluminação suplementar para plantas

01 Visão geral do setor de equipamentos de iluminação suplementar para plantas

As luzes de crescimento para plantas são fontes de luz artificiais que estimulam o crescimento das plantas emitindo espectros eletromagnéticos adequados para a fotossíntese. As luzes de cultivo são geralmente usadas em aplicações sem luz natural ou que exigem iluminação suplementar, fornecendo um espectro semelhante ao da luz solar ou mais adequado às necessidades das plantas cultivadas.

Como um dos principais fatores que afetam o crescimento e desenvolvimento das plantas, o espectro, a intensidade luminosa e o fotoperíodo influenciam o crescimento e desenvolvimento das plantas.

Os equipamentos de iluminação suplementar para plantas são comumente utilizados em estufas, agricultura vertical, fábricas de plantas e jardinagem doméstica. Atualmente, os produtos agrícolas de alto valor agregado, como vegetais, frutas e flores, nos países desenvolvidos, são cultivados principalmente em estufas, utilizando fontes de luz artificial para regular o ambiente luminoso. Por exemplo, países como a Holanda, na Europa, já aplicam a iluminação suplementar para plantas na produção agrícola moderna, obtendo significativos benefícios econômicos.

Nos últimos anos, impulsionadas pelo rápido desenvolvimento tecnológico e pelas políticas governamentais, muitas empresas de iluminação têm atuado no setor de iluminação hortícola, tornando o segmento de equipamentos de iluminação suplementar para plantas uma das áreas de crescimento mais acelerado.

02 Fatores impulsionadores do mercado global de equipamentos de iluminação suplementar para plantas

A. Crescimento da demanda global por frutas e vegetais, aliado à redução gradual da área cultivável per capita

A população dos países de mercados emergentes continua a manter uma forte taxa de crescimento, e a população mundial mantém uma tendência de crescimento estável, o que também promove o aumento contínuo da demanda de mercado por produtos agrícolas de frutas e vegetais. Ao mesmo tempo, a melhoria do padrão de vida das pessoas tem promovido a adoção de conceitos alimentares saudáveis e científicos e a melhoria da estrutura dietética. A proporção de consumo de culturas como vegetais e frutas está aumentando gradualmente, promovendo assim o desenvolvimento da indústria de frutas e vegetais, bem como da indústria de iluminação suplementar para plantas.

A produção mundial e chinesa de hortaliças manteve um crescimento constante nos últimos anos, aumentando de 1,05 bilhão de toneladas e 530 milhões de toneladas em 2015 para 1,09 bilhão de toneladas e 560 milhões de toneladas em 2019, com taxas compostas anuais de crescimento (TCAC) de 0,9% e 1,2%, respectivamente. No futuro, impulsionada pelo contínuo crescimento da população mundial e pela melhoria do padrão de vida, a produção e a demanda mundial e chinesa de frutas e hortaliças continuarão a mostrar uma tendência de alta estável. No entanto, a área de terra arável per capita mundial está em uma tendência contínua de queda, diminuindo de 0,188 hectare por pessoa em 2015 para 0,182 hectare por pessoa em 2019, e projeta-se que diminua a uma TCAC de -0,6% para 0,177 hectare por pessoa até 2024.

O crescimento populacional e a redução das terras aráveis exigem maiores produtividades por unidade de área, impulsionando fortemente a demanda por equipamentos de iluminação suplementar para plantas que aceleram o crescimento e aumentam a produção. Os equipamentos de iluminação suplementar para plantas podem promover a fotossíntese em ambientes com pouca ou nenhuma luz, acelerando efetivamente o crescimento das plantas, encurtando o ciclo de cultivo de frutas e hortaliças, melhorando sua qualidade, rendimento e sabor, fomentando o desenvolvimento da indústria de frutas e hortaliças, atendendo à crescente demanda dos consumidores e ajudando a enfrentar questões como o abastecimento alimentar e a segurança dos alimentos.

B. Crescente demanda por jardinagem doméstica

À medida que as rendas das famílias aumentam e os padrões de vida melhoram, a jardinagem doméstica está ganhando popularidade gradualmente, com a ecologia verde tornando-se uma parte integrante da vida das pessoas. Nos Estados Unidos, onde há muitos entusiastas da jardinagem, quase 80% dos lares cultivam alimentos ou flores em casa, gastando cada lar uma média de mais de $550 por ano em jardinagem. A proporção de jovens abaixo de 35 anos neste grupo está aumentando gradualmente, ultrapassando 30%. Além de plantar várias plantas nos seus quintais, cada vez mais americanos estão dispostos a investir mais dinheiro em equipamentos de cultivo interior. Por outro lado, o surto da pandemia de COVID-19 no início de 2020 também impulsionou o desenvolvimento do mercado de jardinagem doméstica.

Devido à pandemia, as pessoas têm passado mais tempo em casa e se envolvido em atividades domésticas, como jardinagem caseira. Varandas, quintais e telhados tornaram-se locais populares para cultivar vegetais e plantas verdes. Cultivar vegetais simples em casa não só traz alegria e permite desfrutar dos prazeres da vida rural, mas também ajuda a reduzir o risco de infecção associado às compras fora de casa. Para os entusiastas da jardinagem, fornecer luzes de crescimento adequadas é frequentemente necessário para promover um melhor crescimento das plantas. Isso é especialmente importante em ambientes de cultivo interno com luz relativamente fraca. As luminárias LED de crescimento, caracterizadas por baixo consumo de energia, alta eficácia luminosa, baixa geração de calor e tamanho compacto, têm sido amplamente utilizadas em aplicações de iluminação para jardinagem doméstica. Elas podem ser usadas em abajures de mesa para plantas domésticas, estantes de cultivo de plantas para casa e máquinas de cultivo de vegetais domésticas. Com o aumento da jardinagem doméstica global e uma maior conscientização sobre o consumo de jardinagem, as perspectivas para aplicações de iluminação de jardinagem doméstica são promissoras.

C. Desenvolvimento rápido da agricultura moderna em instalações

Com o rápido desenvolvimento da ciência e da tecnologia, o conteúdo da agricultura protegida está se tornando cada vez mais rico. Vários modelos e conceitos, como estufas, fábricas de plantas, agricultura vertical e cultivo sem solo, estão amadurecendo gradualmente. A agricultura protegida possui alto conteúdo tecnológico, caracteriza-se pela gestão intensiva e alta eficiência econômica, tornando-se um dos importantes símbolos da agricultura moderna. A área global de cultivo de hortaliças em estufa aumentou de 415.000 hectares em 2014 para 497.000 hectares em 2018. Além disso, o rápido desenvolvimento das fábricas de plantas nos últimos anos trouxe novo impulso à agricultura moderna. As fábricas de plantas são consideradas uma via importante para resolver problemas como escassez de recursos, insuficiência de mão de obra das novas gerações, crescente demanda por alimentos e abuso de fertilizantes e pesticidas químicos. Elas também são um meio fundamental para alcançar a autossuficiência alimentar durante a futura exploração da engenharia aeroespacial, recebendo ampla atenção de países de todo o mundo.

Nos sistemas modernos de agricultura em ambiente controlado, o ambiente luminoso é um dos fatores físicos ambientais indispensáveis para o crescimento e desenvolvimento das plantas. A regulação da morfogênese das plantas através do ajuste da qualidade da luz é uma tecnologia chave no cultivo em instalações. Quando as condições ambientais, como dióxido de carbono, água, nutrientes, temperatura e umidade, estão fixas, a densidade de fluxo de fótons fotossintéticos entre o ponto de saturação de luz e o ponto de compensação de luz de uma planta específica determina diretamente sua taxa de crescimento relativa. Com a pesquisa aprofundada do espectro, descobriu-se que a luz em diferentes faixas de comprimento de onda tem efeitos distintos nas várias fases de crescimento das plantas. Os equipamentos de iluminação suplementar podem prolongar o tempo de iluminação efetiva como iluminação complementar, substituir completamente a luz natural para promover o crescimento das plantas em fábricas de plantas e resolver completamente o problema da dependência do clima durante a fase de mudas, permitindo um agendamento razoável com base nos prazos de entrega das mudas. Através do uso de equipamentos de iluminação suplementar, pode-se dominar melhor a taxa de fotossíntese das plantas e a eficiência das fontes de luz, controlando assim a velocidade e a qualidade do crescimento das plantas. Portanto, o rápido desenvolvimento da agricultura moderna em ambiente controlado não pode ser separado do apoio da tecnologia de iluminação suplementar para plantas, e os cenários de cultivo agrícola cada vez mais diversos e os requisitos de cultivo em constante melhoria também promoveram o maior desenvolvimento da indústria de iluminação suplementar para plantas.

03 Oportunidades enfrentadas pela indústria

A. Os cenários de aplicação dos equipamentos de iluminação suplementar para plantas estão em constante expansão

Do ponto de vista das áreas de aplicação, os equipamentos de iluminação suplementar para plantas alcançaram atualmente uma aplicação em larga escala em estufas. As aplicações em fábricas de plantas com luz totalmente artificial, jardinagem doméstica, cultivo em camadas múltiplas/vertical, paredes verdes vegetais, cultivo ao ar livre em campo aberto e cultura de tecidos vegetais ainda estão em fase inicial. Com o rápido desenvolvimento de novos setores e a melhoria contínua dos requisitos de iluminação e iluminação suplementar em diversas áreas, os equipamentos de iluminação suplementar para plantas terão métodos e cenários de aplicação mais diversificados no futuro.

Atualmente, as estufas são o campo de aplicação mais amplo para equipamentos de iluminação suplementar para plantas. Nas estufas, lâmpadas HID de alta potência e alto calor são frequentemente usadas como luzes superiores para fornecer a principal fonte de luz suplementar. Atualmente, um número crescente de estufas também está equipado com lâmpadas LED, que pertencem a fontes de luz fria, como luminárias de iluminação suplementar entre plantas para acelerar ainda mais o crescimento das plantas. As fábricas de plantas com luz totalmente artificial são o setor de crescimento mais rápido na aplicação de equipamentos de iluminação suplementar para plantas. As fábricas de plantas incluem vários tipos, como sistemas centralizados em múltiplas camadas e distribuídos móveis. Seus sistemas de iluminação hortícola adotam principalmente sistemas de luminárias lineares ou de matriz plana, e geralmente permitem controle inteligente do ambiente luminoso adequado ao crescimento das plantas.

Nos últimos anos, os projetos de fábricas de plantas têm se desenvolvido rapidamente em todo o mundo, especialmente no Japão, Holanda, China e outros países. À medida que as fábricas de plantas alcançam gradualmente uma aplicação comercial em larga escala no futuro, a aplicação de equipamentos de iluminação suplementar para plantas neste campo irá penetrar ainda mais. O cultivo ao ar livre também está aumentando gradualmente o uso de luzes de crescimento para plantas, como no caso de culturas de dia longo de alto valor econômico (por exemplo, fruta do dragão). Com a diminuição gradual do custo da iluminação suplementar para plantas, espera-se que a aplicação de equipamentos de iluminação suplementar para plantas neste campo penetre ainda mais. Além disso, os cenários de cultivo estereoscópico/vertical precisam ser equipados com equipamentos de iluminação suplementar para iluminação suplementar multicamadas (especialmente nas camadas inferiores) ao maximizar o uso do espaço de cultivo vertical. Com a maior promoção e aplicação da tecnologia de cultivo estereoscópico, as perspectivas de demanda por equipamentos de iluminação suplementar para plantas são amplas.

B. Desenvolvimento contínuo da tecnologia de iluminação suplementar para plantas

Nos últimos anos, através dos esforços colaborativos dos participantes da indústria, instituições de pesquisa e mercados a jusante, o nível tecnológico da indústria de iluminação suplementar para plantas tem continuado a evoluir. Através de P&D, inovação de processos e experiência acumulada, as empresas de iluminação suplementar para plantas podem fornecer soluções completas de implementação para ambientes luminosos vegetais, desde o design do espectro até aos produtos finais. Podem combinar com precisão diferentes fontes de luz de qualidade para formar matrizes de iluminação suplementar com base nas necessidades fotossintéticas de diferentes plantas, oferecendo personalização "sob medida" para satisfazer as necessidades de várias plantas em diferentes ambientes de crescimento, maximizando assim o crescimento das plantas e atingindo objetivos de poupança de energia. A otimização e ajuste dinâmico do ambiente luminoso de acordo com os requisitos da receita de luz, desde a fase de muda até à colheita, é também uma tendência importante na agricultura de precisão futura. Para aumentar a produção, o cultivo pode ser realizado por fases e zonas, combinado com receitas de luz com base nas características de desenvolvimento da planta, melhorando a eficiência produtiva e a produção em cada fase; para melhorar a qualidade, podem ser utilizados métodos como regulação nutricional e regulação luminosa para aumentar o conteúdo de componentes nutricionais e outros componentes funcionais promotores de saúde.

No futuro, à medida que a demanda do mercado por ajuste em tempo real da qualidade e quantidade de luz se intensificar, aproveitar os avanços na tecnologia de controle inteligente e a ampla adoção da Internet das Coisas (IoT) para combinar múltiplos espectros monocromáticos com sistemas de controle inteligentes tornará-se uma tendência chave na iluminação suplementar para plantas. Essa abordagem permite ajustes oportunos da qualidade e da saída de luz com base no estado de crescimento das plantas e nas necessidades de cultivo.

C. Expansão adicional das categorias de aplicação de equipamentos de iluminação suplementar para plantas

À medida que a tecnologia de iluminação suplementar amadurece, os equipamentos de iluminação suplementar para plantas são cada vez mais aplicados a uma gama mais ampla de categorias biológicas. Além de hortaliças, frutas, flores e plantas ornamentais, que atualmente têm uso difundido, também estão sendo gradualmente utilizadas para o cultivo de plantas medicinais, cogumelos e microrganismos, bem como para a aquicultura e a avicultura. As plantas medicinais pertencem ao setor de cultivo de alto padrão; materiais medicinais como Cordyceps, Anoectochilus roxburghii e Dendrobium officinale têm alto valor econômico, tornando este um setor com ampla aplicação de iluminação suplementar para plantas e amplas perspectivas de desenvolvimento. Além disso, a demanda por equipamentos de iluminação suplementar cresce dia após dia à medida que o cultivo de cogumelos alcança produção industrializada. Em ambientes de cultivo industrializados em interiores, a estimulação luminosa é essencial para a formação dos corpos de frutificação da maioria dos cogumelos comestíveis, e a qualidade da luz também afeta a qualidade dos cogumelos e o rendimento geral. Com a industrialização da produção de cogumelos comestíveis, o mercado de iluminação suplementar relacionado aos cogumelos comestíveis tem consideráveis perspectivas de desenvolvimento.

Atualmente, os equipamentos de iluminação suplementar alcançaram uma certa escala de aplicação na aquicultura e na avicultura, com tecnologia relativamente madura. Para a criação animal, podem ser utilizados dispositivos de iluminação suplementar com comprimentos de onda específicos para promover a produtividade animal e reduzir o uso de aditivos alimentares e hormônios, de acordo com os diferentes objetivos de criação. No futuro, o contínuo enriquecimento das categorias de criação e a expansão sustentada do mercado de criação impulsionarão ainda mais o crescimento da demanda na indústria de iluminação suplementar. No campo do cultivo microbiano, podem ser utilizados equipamentos de iluminação suplementar com comprimentos de onda específicos que promovam a reprodução e proliferação de microrganismos benéficos para alcançar processos de reação microbiana de alta eficiência e alta densidade. Com o aprofundamento da pesquisa microbiana e a expansão do tamanho do mercado, os equipamentos de iluminação suplementar terão aplicações mais ricas no futuro.

Com o aprofundamento da pesquisa em óptica e biologia vegetal e animal, bem como os contínuos avanços na tecnologia de iluminação suplementar, o uso do controle personalizado do ambiente luminoso para regular o crescimento de mais organismos se tornará uma tendência importante na indústria de iluminação suplementar. Espera-se que os equipamentos de iluminação suplementar tenham perspectivas de aplicação mais amplas e um conteúdo técnico mais rico no futuro.

04 Desafios enfrentados pela indústria

A. A indústria está em estágio inicial de desenvolvimento, com baixa maturidade de mercado.

Atualmente, a indústria nacional de equipamentos de iluminação suplementar para plantas ainda está em fase inicial de desenvolvimento, com baixa maturidade do mercado. Especialmente no segmento de produtos de iluminação suplementar de baixa potência para plantas, o cenário competitivo ainda não está bem definido. Os produtos de iluminação suplementar de baixa potência para plantas exigem processos de produção e níveis técnicos relativamente mais baixos. Alguns fabricantes de menor porte adotam estratégias de preços baixos para aumentar sua participação de mercado, negligenciando os padrões de qualidade dos produtos, o que pode desencadear uma concorrência predatória por preços e prejudicar o desenvolvimento a longo prazo das indústrias nacionais relacionadas.

B. Falta de padrões industriais unificados

A indústria de iluminação suplementar para plantas está em rápido desenvolvimento e ainda não foram estabelecidos padrões industriais relativamente unificados. Portanto, os fabricantes devem projetar soluções de produto direcionadas com base nas diferentes especificações de produto dos fabricantes de luminárias, resultando em uma ampla variedade de produtos de driver / fonte de alimentação LED e luminárias no mercado, o que leva a certo desperdício de recursos de P&D e produção. A falta de padrões industriais unificados tornou-se um fator desfavorável que afeta o desenvolvimento do setor.

05 Barreiras à entrada para fabricantes tradicionais de luminárias

A. Barreiras técnicas

Ao contrário das luminárias tradicionais para iluminação interior, iluminação pública e iluminação paisagística, os equipamentos de iluminação para o crescimento das plantas exigem um alto fluxo de fótons fotossintéticos para atender às necessidades da fotossíntese vegetal, portanto, sua driver / fonte de alimentação LED geralmente tem maior potência. Quanto maior a potência da driver / fonte de alimentação LED, maior a dificuldade no projeto da estrutura do circuito e no projeto da estrutura térmica. Além disso, os equipamentos de iluminação para o crescimento das plantas são utilizados em ambientes com grandes diferenças de temperatura, alta humidade, alta corrosão, sobretensões causadas por raios, interferências eletromagnéticas e flutuações significativas da tensão da rede. Precisam atender a requisitos especiais de iluminação, como alta estabilidade, alta confiabilidade, distribuição de luz especializada e alto fluxo de fótons fotossintéticos, ao mesmo tempo que cumprem os requisitos de poupança de energia, segurança e proteção ambiental. O projeto das luminárias para o crescimento das plantas difere significativamente das luminárias tradicionais. Portanto, os fabricantes tradicionais de luminárias enfrentam certas barreiras técnicas se desejarem entrar no campo da iluminação para o crescimento das plantas.

B. Barreiras de Recursos de Clientes

Atualmente, os principais mercados de aplicação para iluminação suplementar para plantas estão concentrados em países desenvolvidos, como Europa e Estados Unidos. Os clientes finais são principalmente grandes marcas de produtos de agricultura em instalações, e o modelo de negócio é predominantemente ODM. Esses clientes valorizam principalmente aspectos como qualidade do produto, capacidade de fornecimento estável a longo prazo e assistência na atualização de produtos para os clientes finais. Geralmente, os clientes precisam realizar avaliações abrangentes antes de determinar seus fornecedores. Eles só adicionarão ou mudarão de fornecedor se o fornecedor original enfrentar problemas graves de qualidade ou não conseguir atender à demanda de suprimento em termos de volume de produção e preço. O processo de certificação de fornecedores pelos clientes finais consome muito tempo e custos. Novos entrantes têm dificuldade em romper a reputação comercial e os hábitos de cooperação formados ao longo dos anos. Portanto, os fabricantes tradicionais de luminárias frequentemente enfrentam altas barreiras de recursos de clientes ao tentar entrar no campo da iluminação suplementar para plantas.

C. Barreiras de diferenciação de produtos

A iluminação suplementar para plantas pertence à iluminação especializada. Suas tecnologias de produção e aplicação, características do produto, campos de aplicação e canais de vendas diferem significativamente da iluminação tradicional. A iluminação suplementar para plantas enfatiza os cenários de aplicação; esses cenários variam conforme a região de cultivo e a fase de crescimento da planta. As equipes de P&D e de produto precisam ter vasta experiência no setor de iluminação suplementar para plantas e compreender plenamente todo o ciclo de crescimento das plantas para desenvolver produtos alinhados à demanda a jusante. Os fabricantes tradicionais de luminárias têm conhecimento limitado dos cenários de aplicação da iluminação suplementar para plantas e precisam arcar com altos custos de tempo e P&D para ingressar nesse segmento.