IT201600070844A1

IT201600070844A1 - Apparato e metodo per la crescita di vegetali in ambienti chiusi

Info

Publication number: IT201600070844A1
Application number: IT102016000070844A
Authority: IT
Inventors: Alessandro Pasini
Original assignee: Cefla Soc Cooperativa
Priority date: 2016-07-07
Filing date: 2016-07-07
Publication date: 2018-01-07
Also published as: WO2018007894A1; DE212017000179U1; FR3053567B3; FR3053567A3

Description

APPARATO E METODO PER LA CRESCITA DI VEGETALI

IN AMBIENTI CHIUSI

[001] La presente invenzione si riferisce al campo tecnico degli arredamenti per punti vendita, e in particolare ad un sistema per la crescita di vegetali in ambienti chiusi.

[002] È noto da tempo l’uso di lampade di vario tipo (ad alta intensità di scarica; ad alogenuri metallici; ad alogenuri metallici ceramici; ad arco duale, cioè una combinazione di un alogenuro metallico e di sodio ad alta pressione nello stesso bulbo; bulbi a conversione; ballast accendibili; LED, fluorescenti) al fine di permettere la crescita delle piante in ambienti dove le condizioni di illuminazione naturale sono insufficienti.

[003] È noto inoltre che differenti spettri luminosi producono differenti condizioni di crescita. È opportuno fornire uno spettro luminoso ottimizzato per favorire la crescita di una specifica pianta. È stato dimostrato che le piante possono crescere fornendo solo radiazione rossa (660 nm), ma la crescita è migliore se viene fornita una combinazione di radiazione rossa (660 nm) e di radiazione blu (400-500 nm). È stato dimostrato che alcune piante necessitano anche di ricevere radiazione verde (500-600 nm) per una crescita ottimale.

[004] I biologi misurano la quantità di radiazione fotosinteticamente attiva (Photosynthetically Active Radiation, PAR) ricevuta da una pianta. Il parametro PAR designa il range spettrale della radiazione solare da 400 a 700 nanometri, che corrisponde generalmente al range spettrale (vedere le lunghezze d’onda citate nel paragrafo precedente) che gli organismi fotosintetici sono in grado di usare nel processo di fotosintesi.

[005] L’irradianza del PAR può essere espressa in flusso di unità di energia (W/m<2>). Preferibilmente, è utile misurare il flusso su una superficie per una quantità di tempo specificata, cioè la densità di flusso di fotoni fotosintetici, (Photosynthetic Photon Flux Density PPFD), che viene misurata in mol m<−2>s<−1>.

[006] Secondo un fabbricante di lampade per la crescita delle piante, le piante richiedono almeno livelli di luce tra 100 e 800 µmol m<−2>s<−1>. Per lampade che presentano uno spettro simile alla luce diurna (5800 K), questo sarebbe equivalente a valori tra 5800 e 46.000 lm/m<2>.

[007] Inoltre, è necessario tenere conto anche del fotoperiodo. In natura, tipicamente le piante ricevono radiazioni luminose soltanto per parte della giornata. In moltissime piante, il fotoperiodo influenza le condizioni di crescita e la capacità di fiorire. Ad esempio, alcune piante fioriscono quando la luce viene loro somministrata per un periodo di almeno 14 ore.

[008] Un trend odierno è quello di acquistare cibo cosiddetto “a chilometri 0”, facendo cioè compiere al cibo il più breve tragitto possibile dalla zona della sua produzione alla zona del suo consumo. Questo permette di inquinare meno, grazie al fatto che si consuma poco carburante per il trasporto del cibo dall’area di produzione alla casa del consumatore.

[009] Grazie all’esistenza delle lampade per la crescita, oggi non è più necessario avere a disposizione un campo per far crescere i vegetali quali insalata o comunque piante commestibili. È possibile utilizzare le lampade per la crescita e far crescere vegetali commestibili direttamente all’interno di un supermercato.

[0010] Sono note lampade LED per l’illuminazione degli scaffali di punti vendita. In particolare la medesima titolare ha sviluppato un sistema per l’elettrificazione e l’illuminazione delle scaffalature che comprende diversi brevetti o domande di brevetto:

− IT1419195 descrive un binario che permette di condurre la corrente elettrica a barre LED e/o periferiche che vengono poste sullo scaffale;

− IT1419194 e IT102015000059828 descrivono come modificare i piani per permettere in modo più agevole il passaggio dei cavi necessari per l’elettrificazione;

− IT102015000031228 descrive un sistema per agganciare in modo rimovibile a scaffalature metalliche i binari per l’elettrificazione dello scaffale. Il medesimo sistema può essere utilizzato anche per agganciare in modo rimovibile barre LED ai piani.

[0011] La presente invenzione si propone di fornire un apparato per la crescita in ambienti chiusi, o comunque non illuminati da una luce naturale sufficiente, di vegetali per il consumo umano, quali insalata ed altre piante commestibili, oppure di piante per la decorazione.

[0012] Questo scopo è ottenuto con un’apparecchiatura ed un metodo che hanno le caratteristiche delle rivendicazioni indipendenti. Forme realizzative vantaggiose e affinamenti sono specificati nelle rivendicazioni dipendenti da queste.

[0013] La presente invenzione consiste in un sistema di scaffalatura per supermercati comprendente una sorgente di illuminazione a LED, in cui i LED sono stati scelti con i criteri esposti sopra per l’ottimizzazione della crescita delle piante. In una forma realizzativa preferita, il sistema è inoltre corredato di una centralina di controllo che consente di variare sia i parametri spettrali sia la durata del fotoperiodo, in modo da ottimizzarle per le piante che si desidera far crescere.

[0014] Un primo vantaggio della presente invenzione consiste nella possibilità di far crescere piante in ambienti chiusi. Un secondo vantaggio della presente invenzione consiste nell’utilizzare strutture già note ed utilizzate all’interno dei supermercati per la crescita delle piante, minimizzando quindi il costo per l’impianto. Un terzo vantaggio deriva dalla possibilità di variare a piacere i parametri spettrali e la durata del fotoperiodo in modo da far crescere piante diverse secondo la richiesta del mercato. Un quarto vantaggio deriva dalla adattabilità del sistema alle condizioni di crescita delle piante: infatti, man mano che le piante crescono, è possibile aumentare la distanza che intercorre tra un piano e l’altro per consentire alle piante di espandersi in altezza.

[0015] Ulteriori vantaggi e caratteristiche della presente invenzione sono descritti nella seguente descrizione, in cui forme realizzative esemplificative sono spiegate in dettaglio sulla base del disegno:

Figura 1 Scaffalatura per la crescita di vegetali fornita di barre LED con appropriata lunghezza d’onda, in vista assonometrica;

Figura 2 Barra a LED, in vista assonometrica.

[0016] La Figura 1 mostra una tipica scaffalatura 1 da supermercato, comprendente una coppia di montanti 2, opzionalmente un pannello 3 di fondo, un numero a piacere di piani 4 sorretti da coppie di mensole 5 che possono essere montati a distanze verticali a piacere l’uno dall’altro, grazie alla presenza di una pluralità di fori 6 presenti sui due montanti.

[0017] I piani 4 sono corredati ciascuno di una barra 7 a LED che permette di illuminare le piante collocate sul piano sottostante.

[0018] La barra 7 a LED è in grado di erogare luce in qualità e quantità adeguate a permettere la crescita delle piante che si trovano sui piani 4. In particolare, la barra 7 a LED comprende come minimo dei LED che emettono luce rossa (660 nm); preferibilmente sono presenti LED di diverso tipo che emettono radiazione rossa (660 nm) e radiazione blu (400-500 nm). In una forma particolarmente preferita sono presenti LED di tre distinti tipi, che emettono radiazione rossa (660 nm), radiazione blu (400-500 nm) e radiazione verde (500-600 nm).

[0019] In una ulteriore forma realizzativa, la barra 7 a LED comprende anche LED a luce bianca per l’illuminazione della merce posta sugli scaffali. In questo modo la versatilità della scaffalatura di vendita risulta massima, in quanto possono essere attivati LED diversi in diversi momenti secondo quanto necessario:

− Nel caso in cui sul piano 4 sottostante alla barra 7 a LED si trovino piante, vengono attivati i LED colorati che permettono la crescita delle piante;

− Nel caso in cui sul piano 4 sottostante alla barra 7 a LED si trovi normale merce inanimata, sono attivati i LED bianchi per l’illuminazione della merce stessa.

[0020] In una forma realizzativa alternativa, le barre LED non dispongono di centralina di controllo e non sono regolabili; nel momento in cui si desidera coltivare un’altra pianta, la barra LED presente sullo scaffale viene sostituita con una barra LED specifica per la seconda pianta in termini di spettro di emissione luminosa. In questa forma alternativa è assente la centralina di controllo, e la variazione di condizioni di irraggiamento è realizzata semplicemente cambiando la barra LED con una di tipo diverso. Va da sé che questo tipo di barre presenta un sistema di fissaggio rimovibile allo scaffale, ad esempio un sistema magnetico.

[0021] In una forma realizzativa alternativa, sono previste barre 7 a LED di due distinti tipi: un primo tipo standard comprendente LED a luce bianca per l’illuminazione della merce, e un secondo tipo di barra 7 a LED colorati secondo la presente invenzione, in grado di favorire la crescita delle piante. I due tipi di barre 7 a LED sono attaccati al piano 4 utilizzando un sistema che ne consente una facile rimozione, ad esempio un sistema magnetico come quello descritto in IT102015000031228 di CEFLA S.C. Anche in questo caso la versatilità del sistema è massima, perché sarà sufficiente sostituire una barra a LED a luce bianca standard con una barra a LED colorati per coltivare le piante su qualunque piano, in un qualunque posizione del punto vendita.

[0022] Ancora una ulteriore forma esecutiva comprende una barra a LED di tipo modulare ed in cui il circuito stampato su cui sono montate le file di LED è formato da una successione di separati segmenti di circuito stampato ciascuno dei quali monta LED aventi un differente spettro di emissione. I singoli segmenti costituiscono moduli liberamente combinabili di prestabilita lunghezza, uguale o diversa fra loro e quindi aventi un numero di LED uguale o diverso fra loro e che sono alloggiati all’interno di una comune cassa con un certo ordine e su una fila parallela all’estensione longitudinale della detta cassa in modo da formare una barra LED.

[0023] Ciascuna barra LED può essere corredata o no da una centralina di controllo (non mostrata), in cui è possibile impostare sia l’emissione di luce da parte dei diversi tipi di LED, sia la quantità di luce, sia la durata del fotoperiodo, in modo da ottimizzare la crescita delle diverse piante. In particolare, la centralina di controllo permette di regolare il PAR e/o il PPFD. In una forma realizzativa preferita, ciascuna barra 7 a LED posta su un singolo scaffale è dotata di una sua propria centralina di controllo, in modo tale che sulla stessa scaffalatura sia possibile far crescere piante diverse aventi esigenze di illuminazione differenti, come mostrato nella Figura 1.

[0024] In alternativa una comune centralina controlla le diverse barre a LED od i diversi segmenti modulari di barra a LED in modo da generare liberamente qualsivoglia combinazione spettrale sia relativamente alle componenti spettrali sia relativamente alla loro intensità e durata.

[0025] Una forma esecutiva può prevedere una unità centrale di comando di diverse centraline separate per ciascuna barra a LED o ciascun segmento modulare di barra a LED in cui è possibile impostare e memorizzare diverse combinazioni di componenti spettrali con diverse intensità che possono variare nel tempo.

[0026] La Figura 2 mostra una forma realizzativa in cui la barra a LED 7 presenta una copertura 21 e un corpo lampada 22. Una pluralità di LED 24 è presente su una scheda elettronica o PCB 23. Il corpo lampada 23 può essere realizzato in alluminio o plastica. La copertura 21 viene tipicamente realizzata in una plastica trasparente alla luce. È possibile disegnare la copertura 21 in modo da conferirle proprietà ottiche, ad esempio per concentrare o diffondere la luce emessa dalla pluralità di LED 24. Come spiegato sopra, i detti LED 24 possono essere di un unico tipo o di più tipi diversi, emettenti lunghezze d’onda differenti.

[0027] È evidente che la presente invenzione può essere utilizzata per far crescere piante 8 sia commestibili come insalata o altre piante a crescita rapida, sia per la decorazione degli appartamenti, come piante da fiore o piante verdi.

[0028] La barra 7 a LED è alimentata con energia elettrica tramite un collegamento (non mostrato) alla rete elettrica.

[0029] Il metodo secondo la presente invenzione presenta i seguenti passi:

a) Montaggio della scaffalatura 1 tenendo i piani 4 ad una distanza ottimale secondo il tipo di piante 8, 8’ che si desidera coltivare;

b) Regolazione della/e centralina/e che regola i parametri luminosi secondo le richieste delle piante 8, 8’ che si desidera coltivare;

c) I piani 4 possono essere spostati nel tempo in modo da favorire la crescita delle piante, in particolare modificando la distanza intercorrente tra un piano 4 e quello sovrastante;

d) L’emissione luminosa da parte delle barre 7 a LED può essere modificata in quantità e/o qualità in modo da adattarla alla crescita delle piante agendo sulla centralina di controllo.

[0030] È utile sottolineare che la presente invenzione permette di coltivare piante in ambienti chiusi, in diverse modalità di coltura: in ambienti idroponici, aeroponici, acquaponici.

[0031] In una forma realizzativa particolarmente preferita, all’apparato qui descritto è integrato anche un impianto di irrigazione, che eventualmente può essere gestito dalla centralina di controllo.

[0032] È evidente che il sistema qui proposto trova la sua principale collocazione in punti vendita della grande e piccola distribuzione, ma può essere convenientemente utilizzato anche in altre tipologie di ambienti come ristoranti, uffici, appartamenti, ecc.

[0033] La presente invenzione permette una grande versatilità nell’allestimento del punto vendita, in quanto è possibile variare la posizione dei piani secondo le piante che si desidera coltivare; è possibile riciclare l’apparato per accogliere merce di tipo tradizionale semplicemente cambiando tipo di barra a LED oppure tipo di illuminazione. Di fatto l’unica spesa aggiuntiva, a parità di componenti, è quella della centralina per la regolazione dei parametri luminosi, nel caso questa sia presente. In una forma realizzativa alternativa, in cui le barre LED sono regolate in modo statico per la loro emissione, il costo aggiuntivo è legato al numero di barre LED in più che servono per avere a disposizione diversi tipi di condizioni di illuminazione per le piante. Questo rende la presente invenzione particolarmente interessante dal punto di vista economico.

1 Scaffalatura

2 Montanti

3 Pannello di fondo

4 Piani

5 Mensole

6 Fori

7 Barra a LED

8 Piante

21 Copertura

22 Corpo

23 PCB

24 LED

Claims

R I V E N D I C A Z I O N I 1) Apparato (1) per la crescita in ambienti chiusi di piante, comprendente una tipica scaffalatura da supermercato comprendente a sua volta almeno una coppia di montanti (2), un numero a piacere di piani (4) sorretti da coppie di mensole (5) supportate da detti montanti, opzionalmente un pannello (3) di fondo, una barra (7) a LED, caratterizzato dal fatto che detta barra a LED comprende LED emittenti almeno una radiazione in grado di permettere la crescita di piante; in particolare, almeno radiazione rossa (660 nm); preferibilmente LED emittenti radiazione rossa (660 nm) e radiazione blu (400-500 nm); ancora più preferibilmente LED emittenti radiazione rossa (660 nm), radiazione blu (400-500 nm) e radiazione verde (500-600 nm) e mezzi per l’alimentazione di detti LED.
2) Apparato (1) per la crescita in ambienti chiusi di piante secondo la rivendicazione 1, ulteriormente comprendente una centralina di alimentazione e di controllo di luminosità irradiata dei detti LED, opzionalmente collegata mediante almeno una dedicata uscita di alimentazione e di controllo delle diverse tipologie di LED.
3) Apparato (1) per la crescita in ambienti chiusi di piante, comprendente barre (7) a LED a luce bianca per l’illuminazione delle merci, e barre (7) a luce colorata secondo la rivendicazione 1 o 2; dette barre presentando un sistema rimovibile di fissaggio al piano (4) e essendo liberamente intercambiabili fra loro.
4) Apparato (1) secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui in aggiunta ai LED colorati nella stessa barra (7) sono presenti anche LED che emettono luce bianca.
5) Apparato (1) secondo la rivendicazione 2, in cui ciascuna barra (7) a LED montata su un singolo piano (4) è dotata di una propria centralina di controllo (non mostrata) che rende regolabile il tipo e la quantità di radiazione luminosa emessa da ciascun tipo di LED.
6) Apparato (1) secondo la rivendicazione 2 o 5, in cui la durata (fotoperiodo) del tempo di accensione dei LED è regolabile.
7) Apparato (1) secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente inoltre un impianto di irrigazione, preferibilmente controllato dalla medesima centralina di controllo che controlla i LED.
8) Metodo per la crescita in ambienti chiusi di piante che utilizza un apparato (1) secondo le rivendicazioni 1-7 comprendente i seguenti passi: − Montaggio della scaffalatura (1) tenendo i piani (4) ad una distanza ottimale secondo il tipo di piante (8, 8’) che si desidera coltivare; − Regolazione della/e centralina/e che regola i parametri luminosi secondo le richieste delle piante (8, 8’) che si desidera coltivare; la detta regolazione dei parametri luminosi essendo variabile in qualsiasi momento secondo il tipo di pianta (8, 8’) che si desidera coltivare.
9) Metodo per la crescita in ambienti chiusi di piante secondo la rivendicazione 9, in cui è previsto il passo di variare la distanza tra due piani (4) in modo da regolarne la distanza verticale secondo le condizioni di crescita delle piante.
10) Metodo per la crescita in ambienti chiusi di piante secondo la rivendicazione 8 o 9, in cui è previsto il passo di variare le condizioni di illuminazione delle piante in modo di adeguarla alla crescita delle piante stesse.