LED-uri în creșterea păsărilor
În discursul său despre „Cum să faceți puii fericiți” la conferința Strategies in Light din 2014, președintele Once Innovations, Brian Wilcox, a explorat dovezi științifice convingătoare pentru afirmația că iluminatul cu LED oferă beneficii economice care depășesc costurile mai mici ale energiei pentru a produce efectiv rezultate favorabile - și astfel veniturile crescute — în managementul și producția păsărilor de curte. Aici, vom arunca o privire mai atentă asupra aplicației pentru păsări de curte.
În timp ce LED-urile au un avantaj față de alte opțiuni de iluminare agricolă în ceea ce privește capacitatea lor de a imita eficient și corect lumina soarelui, capacitatea lor de a produce un spectru personalizabil și ajustabil poate fi cea mai mare caracteristică a lor. Nevoile de spectru ale animalelor și sensibilitățile lor spectrale sunt diferite de ale oamenilor. Fermierii pot crea un mediu de iluminat pentru animalele lor în hambarele lor, care îmbunătățește sănătatea și bunăstarea, îmbunătățind astfel dezvoltarea în același timp scăzând costurile cu energia și hrana, prin optimizarea utilizării spectrului, iradierii și modulării.
Iluminarea hambarelor de păsări este una dintre cele mai promițătoare utilizări pentru LED-urile agricole, mai ales din cauza variațiilor semnificative între modul în care oamenii și păsările absorb, percep și răspund la fotoni. Tehnologiile bazate pe LED-uri pot profita de aceste diferențe pentru a reduce costul corpurilor de iluminat, a crește creșterea în greutate și a dezvoltării musculo-scheletice, a induce maturitatea mai devreme la puii de ouă destinate să depună ouă, a îmbunătăți conversia hranei, a modifica producția de melatonină, a crește producția și calitatea ouălor, a controla ciclurile reproductive și prelungesc viața reproductivă.
Tricromanții care sunt sensibili la energiile din spectrul roșu, verde și albastru sunt oameni. Sensibilitatea umană atinge vârfuri în jur de 550 de nanometri (verde) și scade treptat pe măsură ce se îndreaptă către spectrurile roșu și albastru. Oamenii absorb fotonii prin fotopigmenții rodopsina (tije), iodopsina (conuri) și melanopsina, care sunt complet dependente de recepția retiniană.
Retina unei păsări poate absorbi, de asemenea, fotoni datorită melanopsinei, tijelor și conurilor. Cu toate acestea, ei preiau fotoni și prin fotoreceptorii activi găsiți în glanda pineală, care este situată deasupra creierului (recepție pineală). În mod uimitor, ei preiau și fotoni prin fotoreceptori encefalici profundi (recepție hipotalamică).
Quad-cromanții sunt păsările domestice. Păsările au dezvoltat o sensibilitate maximă la verde la 550 nm, similară cu oamenii. Cu toate acestea, au și o sensibilitate crescută la lumina ultravioletă (UV), roșie și albastră. Se presupune că strămoșii lor sunt cauza acestui lucru. Datorită frunzelor verzi care acoperă copacurile copacilor, pădurile tropicale tropicale din Asia de Sud au un efect de filtrare asupra luminii. Cu maxime la 450 nm (de 12 ori sensibilitatea umană) și 640 nm, păsările au dezvoltat astfel o sensibilitate crescută la albastru și roșu (sensibilitate umană de 4x). Dar poate cea mai izbitoare distincție dintre păsări și oameni este că păsările pot vedea lumina UV cu ochii (vârful la 385 nm). Cauzele capacității păsărilor domestice de a simți lumina UV sunt în mare parte cercetate. Capacitatea de recunoaștere a hranei și a turmei sunt cei doi suspecți principali.
Fiziologia păsărilor de curte este afectată diferit de fiecare nuanță. Încurajând proliferarea celulelor satelit în mușchiul scheletic, lumina verde, de exemplu, accelerează foarte mult rata de creștere la o vârstă fragedă. Lumina albastră crește nivelul de androgeni în plasmă, ceea ce favorizează dezvoltarea la o vârstă mai înaintată. Lumina albastră de joasă frecvență inhibă mișcarea. De asemenea, scade incidența canibalismului în rândul vârstnicilor (în special la puii broiler crescuți pentru consum uman). Datorită stimulării mai puternice a eliberării de testosteron atunci când sunt utilizate împreună, lumina verde și albastră încurajează formarea miofibrelor. În total, s-a demonstrat că lumina albastră poate crește conversia furajelor cu până la 4%, poate reduce costul pe kilogram cu până la 3% și poate crește greutatea totală în viu cu până la 5%.
La începutul perioadei de creștere, lumina roșie stimulează și încurajează activitatea sexuală, precum și crește ritmul de creștere la pui și curcani. În plus, îmbunătățește motilitatea, ceea ce reduce problemele cu picioarele la încheierea fazei de creștere. Lumina roșie scade consumul de hrană per ou depus, menținând în același timp aceeași dimensiune a ouălor, greutatea gălbenușului și albuminei, greutatea cojii și grosimea. În general, s-a demonstrat că lumina roșie poate prelungi perioada de vârf de producție, poate îmbunătăți producția de ouă cu până la 38 de ouă per găină și poate reduce aportul alimentar cu până la 20%.
Eficiența energetică este esențială pentru succes.
O mare parte din consumul total de energie este utilizată pentru iluminatul agricol. Unitățile agricole sunt grupate într-o regiune geografică îngustă, au sisteme de iluminat comparabile, sunt modificate rapid și reacționează bine la stimulente. Industria agricolă din America de Nord, în special în Vestul Mijlociu, are un potențial anual de economisire a energiei de 1 miliard de dolari (miliard) conform Consiliului American pentru o Economie Eficiență Energetică (ACEEE). Două reactoare nucleare sunt echivalente cu asta. Potrivit lui Kate Farley de la ACEEE, 7% din cheltuielile din fermă sunt asociate cu energia. Cu subvenții, granturi și alte stimulente, trecerea de la iluminatul incandescent la iluminatul LED ar putea duce la economii de energie de 2000 USD per hambar. Aceste reduceri ar crește semnificativ profitabilitatea fiecărui hambar pentru fermieri.
Gândiți-vă doar la economiile de energie de pe întreaga piață. Șase dintre primii 10 producători de ouă se află în Midwest, unde există peste 2500 de fabrici de ouă la nivel național. Fiecare activitate de strat folosește în medie 800 de lumini incandescente per unitate. Ar fi o economie de 800 de lumini (9W - 3W)/lumină 16 ore/zi 365 zile/an, sau 28.032 kWh per operațiune, dacă aceste lumini ar fi înlocuite cu LED-uri. În Iowa, Ohio și Indiana, 42% din operațiunile stratului, a existat o reducere a consumului de energie cu 70 de milioane (milioane) kWh doar în aceste trei state.
Deoarece piața de pui de carne consumă de patru ori mai multă energie decât piața de pui de carne, economiile sunt mult mai vizibile. Cea mai mare parte dintre ele se găsesc în statele de Sud-Est și Sud Central și multe dintre ele încă folosesc iluminare ineficientă. Pe baza a 4 hambare/ferme, 132 lumini/hambar, 100 W/lumină, 18 ore/zi, 52 zile/turmă și 5,5 efective/an, consumul de energie luminoasă incandescentă pentru fermele de pui de carne este de 271.814 kWh pe fermă pe an.
Economiile de energie au fost calculate de Dr. Joey Bray de la Universitatea Steven F. Austin din Nacogdoches, Texas, prin contrastarea tehnologiei AgriShift LED de la Once Innovations cu luminile incandescente și HPS curente într-o configurație de producție. Conform cercetărilor lui Bray privind puii de carne, o fermă tipică de pui de carne care folosea un sistem convențional incandescent/HPS folosea 3837 kWh per efectiv anual. LED-urile AgriShift au redus consumul de energie la aceeași fermă cu mai mult de 95 la sută per fermă, fiecare efectiv, la doar 109 kWh. Aplicarea acestui lucru în întregul sector ar putea duce la economii naționale de energie de 2 până la 5 miliarde kWh, sau echivalentul producției complete a unei centrale nucleare. Consultați „Soluția pentru agricultură LED folosește designul autonom AC” pentru mai multe informații despre Once Innovations și AgriShift.
Economiile de energie pentru întreprinderile care produc carne de porc sunt la fel de remarcabile. Midwest are un total de 1,8 milioane de prize de lumină, dintre care majoritatea sunt CFL și opt din primele 10 state porcine sunt acolo. Midwest ar putea economisi 540 de milioane de kWh prin trecerea la lumini LED pentru porci, ceea ce ar economisi 52,2 milioane de kWh (CFL) - 25, 2 milioane de kWh (SSL)=27M de kWh - 20 de ore/zi {{ 10 zile.
Norme si reduceri
Costurile inițiale ridicate au reprezentat o barieră în ciuda eficienței, eficacității îmbunătățite și a costului total redus de proprietate al echipamentelor de iluminat agricol bazate pe LED. Acest lucru se datorează parțial pentru că nu există standarde de performanță pentru sectorul iluminatului agricol, ceea ce face dificil pentru consumatorii de produse de iluminat agricol pe bază de LED să beneficieze de reduceri de utilitate pentru produsele de iluminat cu incandescență și CFL care economisesc energie utilizate în medii rezidențiale și comerciale. .
Performanța și criteriile de iluminare în ceea ce privește persoanele din aplicații rezidențiale și comerciale sunt în centrul standardelor actuale de iluminat. Produsele de iluminat comercial au marca DesignLights Consortium (DLC), în timp ce produsele de iluminat pentru consumatori eficiente din punct de vedere energetic afișează sigla Energy Star. Din păcate, nu există un standard de performanță sau o etichetă care să se compare pentru echipamentele de iluminat agricol. Din această cauză, utilităților le este dificil să includă aceste dispozitive în programele lor de reduceri, ceea ce le pune într-un dezavantaj economic clar. Fermierii pot primi în continuare o reducere prin reamenajarea produselor de iluminat de uz general pentru consumatori și comerciale pentru hambarele lor (care ar putea necesita închiderea lor în corpuri robuste sau cu clasificare pentru locații umede), dar produse de iluminat de la raft create special pentru animale și hambar mediile nu sunt de obicei eligibile.
Un program care clasifică în special articolele de iluminat în ceea ce privește performanța agricolă este ceea ce au nevoie furnizorii și utilizatorii (cum ar fi fermierii) de produse de iluminat pentru agricultură. O astfel de schemă le-ar oferi clienților și furnizorilor de energie cunoștințele de care au nevoie pentru a evalua opțiunile de iluminare a fermei, în același timp egalând condițiile de concurență pentru reduceri. Poate fi inclus ca parte a Energy Star sau DLC sau chiar poate funcționa separat. Standardul ideal ar gestiona caracteristici importante de performanță, inclusiv durabilitate, performanță, fiabilitate și siguranță și ar oferi consecvență în diferite utilități. Un standard este deja în curs de dezvoltare și numeroase utilități și-au arătat deja interesul de a participa.
conducând viitorul agriculturii
Cea mai mare parte a activităților de cercetare și dezvoltare se concentrează acum pe industriile porcine și păsări de curte, dar tehnologia Once Innovations în special poate fi utilizată și în industria acvaculturii, a bovinelor de lapte și a cabalinelor. De exemplu, lumina roșie este invizibilă pentru animale precum porcii, bovinele și caii, astfel încât noaptea, lumina este redusă la un spectru roșu pentru a permite întreținerea să se facă fără a deranja animalele. Spitalele umane adoptă o strategie similară, permițând personalului să se plimbe noaptea fără utilizarea luminii albe care ar reduce sinteza melatoninei și ar perturba somnul pacienților. (Consultați „Iluminatul în stare solidă scoate în evidență nuanțele reale ale asistenței medicale contemporane” din acest număr pentru informații suplimentare despre iluminatul utilizat în asistența medicală.)
În plus, spectre adaptate pot fi utilizate pentru a gestiona habitatul iazului pentru pești și crustacee. Cercetările universitare care evaluează impactul iluminării cu LED-uri asupra producției de crabi sunt în desfășurare, în timp ce iazurile comerciale din China și Belize au instalat sisteme de iluminat AquaShift ca exemplu. Există peste 17 miliarde USD în potențialul pieței globale pentru iluminatul agricol solid. Acest lucru va crește doar pe măsură ce producătorii de LED-uri descoperă noi metode de utilizare a luminii pentru a îmbunătăți bunăstarea animalelor, pentru a crește producția agricolă și pentru a reduce costurile cu energie.
