Der Weg zur effizienten Belichtungsregelung in Algen-Photobioreaktoren

Zur effizienten Belichtungsregelung in Algen-Photobioreaktoren müssen viele Regelparameter aufeinander abgestimmt werden. Neben den aktuellen Lichtbedingungen sorgen Vorhersagen der zu erwartenden Tageslichtmenge sowie der Energiepreise für langfristig energieeffiziente Regelstrategien im Algenanbau. Maßgebende Messgröße für das Tageslicht ist hierbei die photosynthetische Photonenflussdichte (PPFD). In diesem Paper werden drei Methoden zur Bestimmung der PPFD von Tageslichtspektren mit kostengünstigen Spektralsensoren vorgestellt. Die erste Methode schätzt die PPFD anhand der Kanalempfindlichkeitskurven. Bei der zweiten Methode wird die PPFD auf der Grundlage der berechneten ähnlichsten Farbtemperatur (CCT) und einer spektralen Rekonstruktion unter Verwendung des CIE-Tageslichtmodells berechnet. Und die dritte Methode basiert auf einem Regressionsmodell zur Berechnung der PPFD. Es wird gezeigt, dass die tatsächlichen Tageslichtspektren zu stark vom CIE-Tageslichtmodell abweichen, um eine hinreichende Aussage zur PPFD zu treffen. Abschließend erfolgt ein Test der Robustheit dieser Methoden anhand von realen Messdaten, die mit den Sensoren im Freien bei verschiedenen Tageslichtverhältnissen erzeugt wurden.