Il nostro nuovo metodo di lavoro DaniReef LAB per la misurazione dei PAR
Nelle lunghe notti passate sul nostro forum (qui) ci siamo sempre chiesti come si potrebbe ragionare per riuscire a comparare i valori dei PAR delle diverse plafoniere. Fino ad oggi lo abbiamo fatto utilizzando il Quantum Meter MQ-510 di Apogee.
Il Quantum Meter MQ-510 misura i PAR, espressi in PFFD ovvero densità di flusso di fotoni fotosintetici (photosynthetic photon flux density) in μmol m-2 s-1. Questo strumento viene calibrato per funzionare sott’acqua, quindi usato in aria il valore misurato deve essere diviso per 1,32 che è il fattore di immersione. Non essendoci acqua, al momento delle prove che vedremo, dobbiamo effettuare la conversione. I valori che voi vedrete saranno sempre quelli corretti.
Abbiamo così deciso di costruirci una base da 70×70 cm, dove abbiamo indicato 17 punti fiduciali dove andare a posizionare il sensore del Quantum Meter MQ-510. Per posizionare la plafoniera abbiamo creato dei rialzi da 20, 40 e 60 cm. In modo da leggere i valori sempre con la medesima distanza dal sensore. Questo ci permetterà di creare delle curve nello spazio che potranno essere confrontate con quelle di altre plafoniere, sempre alle distanze date. Notate che questa distanza è misurata fra la base del sensore e la base della plafoniera. In realtà la distanza deve essere diminuita di 3,5 cm che è l’altezza del cilindro di misura ed aumentata di 0,5 cm che è la dimensione dei distanziali che ci permettono di tenere sollevata la plafoniera.
In totale le tre misurazioni saranno effettuate quindi a 17, 37 e 57 cm di distanza, in aria, e verrà applicato il fattore correttivo.
A questo sistema abbiamo affiancato anche il nuovo PARwise PRO di ITC che permette di leggere i PAR ma anche di generare l’analisi dello spettro e soprattutto di prendere in esame il cPUR. Il cPUR – “Coral Photosynthetically Usable Radiation” è una misurazione della luce specificamente progettata per i coralli. Secondo ITC, la grandezza dei PAR non ci dice se la luce che stiamo misurando sia effettivamente utile per la crescita dei coralli. Si potrebbe avere un livello di PAR elevato, ma concentrato completamente nella parte sbagliata dello spettro.
La misurazione cPUR include solo le lunghezze d’onda e l’intensità della luce che i coralli possono effettivamente utilizzare, escludendo quelle che non vengono sfruttate in modo efficiente nei processi fotosintetici o nelle proteine fluorescenti. Ovviamente si parla di una media.
Assieme a questo con l’ultima release del software del Parwise PRO è possibile misurare anche tante altre caratteristiche molto interessanti, dallo spettro luminoso, ai pigmenti presenti. Tutti dati che vedremo in seguito nella nostra analisi.
La misurazione dei PAR a 17 cm di distanza
E questo il grafico corrispondente, nella nostra classica scala, uguale per ogni plafoniera, per poter confrontare fra loro plafoniere simili.
La prima misurazione ha la caratteristica di avere una limitata distanza fra plafoniera e sensore. I valori dei PAR espressi sono molto alti al centro ed hanno la caratteristica forma del tendone da circo. Questo è ovvio considerando la dimensione della plafoniera di 37×20 cm.
La misurazione dei PAR a 37 cm di distanza
E questo il grafico corrispondente.
Aumentando lo spazio fra plafoniera e sensore, la curva assume una connotazione piena. Il valore di picco è molto alto. Il valore centrale diminuisce da 2032 a 688 μmol m-2 s-1.
La misurazione dei PAR a 57 cm di distanza
E questo il grafico corrispondente.
Basta guardare il grafico per capire la piena copertura con livelli di PAR elevati, considerando che parliamo di ben 57 cm di distanza dalla plafoniera stessa. Un risultato incredibile per tipologia di copertura. Il valore centrale diminuisce ancora da 2032 a 688 a 332 μmol m-2 s-1.
I PAR al centro nelle diverse configurazioni
Continuiamo con i nostri rilevamenti tecnici. A seguire vediamo come calino, in un grafico, le misurazioni dei PAR al centro nelle tre diverse distanze della prova.
Variazione Energia della Orphek Natura iCon in base alla distanza
Questo secondo me è il dato più significativo fra quelli misurati, e quello più confrontabile. La variazione energetica. Sono stati calcolati i volumi sottesi dalle tre superfici che avete visto precedentemente. Perché è ovvio che allontanandosi dalla plafoniera i valori di PAR calino, ma calano anche perché la luce illumina uno spazio maggiore. In questo modo si cerca di tenere conto di tutta l’energia luminosa contenuta nell’ipotetico quadrato di 60 cm sotteso dalla plafoniera. E si vede che i tre valori 1.171.000, 1.010.000 e 730.000 assumono una diversa connotazione rispetto ai valori misurati al centro. Quando i primi sono calanti perché aumentano le distanze, l’area sottesa, ovvero l’energia, diminuisce meno, perché il “grosso” dell’illuminazione della plafoniera “concentrata” rimane al centro. Questa la teoria.
Per la Orphek Natura iCon i valori sono incredibilmente costanti. Segno che la copertura di 60 cm di lato sembra essere proprio quella perfetta per queste plafoniere. Ovviamente in base agli animali che si vogliono allevare è un valore ottimo per vasche larghe fino a 60 cm, buono per acquari che siano larghi 70 od 80 cm invece. Ovviamente considerando la larghezza bisogna considerare che sebbene la copertura sia buona, i raggi luminosi arriveranno fortemente inclinati ai lati per cui l’effetto sui coralli sarà comunque molto diverso rispetto ad una plafoniera più ampia, come ATI Straton, GNC BluRay X e Philips CoralCare.
Lo Spettro luminoso della Orphek Natura iCon
Grazie all’utilizzo del PARwise PRO di ITC abbiamo anche misurato altri valori, fra cui lo spettro luminoso e l’importante cPUR.
Qui sopra vediamo lo spettro luminoso come rilevato dal PARwise PRO. Certo lo spettro viene creato utilizzando una rilevazione a punti discreti, per cui la curva non è perfetta come quella rilevata da uno strumento maggiormente preciso. Ma fornisce una idea sufficientemente precisa per vedere che vi sia una preponderanza attorno ai 442 nm dove ottiene il massimo dei PAR.
Lo spettro appare virtualmente identico alle tre distanze prese in considerazione, e ci indica il massimo dei lux e dei PAR che riassumiamo nella seguente tabella.
| PAR | LUX | |
| 17 cm al centro | 2275 μmol m-2 s-1 | 50970 lux |
| 37 cm al centro | 782 μmol m-2 s-1 | 18338 lux |
| 57 cm al centro | 377 μmol m-2 s-1 | 9021 lux |
Valori misurati al centro e leggermente maggiori del 10% circa, rispetto a quelli misurati con Apogee MQ-510.
Il cPur della Orphek Natura iCon
A seguire vediamo invece la curva in verde che indica il cPUR, ovvero la radiazione fotosintetica massima utilizzabile dei coralli. Il cPUR – “Coral Photosynthetically Usable Radiation” è una misurazione della luce specificamente progettata per i coralli. Secondo ITC, la grandezza dei PAR non ci dice se la luce che stiamo misurando sia effettivamente utile per la crescita dei coralli. Si potrebbe avere un livello di PAR elevato, ma concentrato completamente nella parte sbagliata dello spettro.
E vediamo che lo spettro della Orphek Natura iCon è tutta al di sotto di quella ipotetica curva. In pratica non c’è dispersione di luce non utilizzata dai coralli, e questo è quello che conta. La misurazione ci indica che solo una quantità compresa fra lo 0,13% e lo 0,15% di potenza complessiva viene spesa senza che sia di nessun aiuto per i coralli.
I pigmenti della Orphek Natura iCon
Il nuovo software del Parwise PRO ci permette anche di esplorare i vari pigmenti che vengono eccitati dalla luce. Attualmente prendiamo il dato per quello che è, quando avremo in mano altre plafoniere potremo fare delle comparazioni in merito.
| Pigmenti | a 17 cm | a 37 cm | a 57 cm |
| Peridinino | 74 % | 75 % | 76 % |
| Fucoxanthina | 91 % | 93 % | 93 % |
| Clorofilla A | 68 % | 71 % | 72 % |
| Clorofilla B | 85 % | 88 % | 89 % |
| Clorofilla C | 91 % | 92 % | 93 % |
| Clorofilla D | 47 % | 50 % | 51 % |
| Beta Carotene | 88 % | 91 % | 92 % |
Come si può vedere la caratterizzazione rimane simile a tutte le distanze, mentre l’incidenza dei vari pigmenti cambia molto con il canale acceso, come abbiamo verificato con le nostre misurazioni, ma che evitiamo di includere per non appesantirvi con i dati.
Valori per canale al centro nelle tre distanze
Abbiamo misurato anche i valori per ogni singolo canale, ma lo abbiamo fatto solo al centro, per darvi una idea di quale contributo i diversi canali abbiano sui PAR emessi.
Vediamo i valori misurati:
| Distanza = 17 cm | % dei PAR | % del consumo | |
| Canale 1: | 368 μmol m-2 s-1 | 13 % | 16 % |
| Canale 2: | 522 μmol m-2 s-1 | 19 % | 16 % |
| Canale 3: | 415 μmol m-2 s-1 | 15 % | 16 % |
| Canale 4: | 602 μmol m-2 s-1 | 22 % | 16 % |
| Canale 5: | 545 μmol m-2 s-1 | 20 % | 18 % |
| Canale 6: | 274 μmol m-2 s-1 | 10 % | 18 % |
Ovvero, con il canale 4 si ottengono il 22% dei PAR complessivi, utilizzando il 16% della potenza complessiva della plafoniera.
I sette canali sono piuttosto bilanciati, anche se possiamo identificare due comportamenti diversi. La parte del leone la fanno i canale 2, 4 e 5, tutti sulla lunghezza d’onda del blu con la maggior parte dei PAR. Tutti gli altri 3 canali incidono percentualmente in maniera un po’ meno rilevante. I primi tre canali infatti sommano il 61% dei PAR con il 50% del consumo, mentre gli altri tre canali, consumando sempre il 50% della plafoniera sommano solo il 39% dei PAR.
Consumo
La rilevazione del consumo istantaneo è stato reso possibile grazie all’utilizzo del comodo strumento RCE PM600 che è in grado di misurare anche il Cos(fi) (o sfasamento). Il risultato viene fornito direttamente in watt.
Qui sopra vediamo la potenza massima ed a seguire il valore dello sfasamento.
La plafoniera Orphek Natura iCon consuma quindi 150 watt, valore coincidente rispetto a quanto dichiarato da Orphek. Considerando che a 17 cm la plafoniera sviluppa al centro 2032 μmol m-2 s-1, si può dire, in prospettiva, che abbia un valore di picco di 13,55 μmol m-2 s-1 w-1 (PAR per watt), un valore di efficienza mostruoso a dire poco.
Orphek Natura iCon ed il calore
Le plafoniere Orphek Natura iCon hanno un sistema di raffreddamento misto attivo e passivo, che utilizza due ventole comandate da un sensore posto sul PCB. Oltre a questo l’intera scocca esterna è in alluminio per meglio dissipare il calore.
Proseguiamo a pagina tre con i costi di utilizzo, i confronti con le altre plafoniere ed il nostro commento finale.
