LED u uzgoju peradi
U svom govoru na temu "Kako usrećiti piliće" na konferenciji Strategies in Light 2014., predsjednik Once Innovations Brian Wilcox istražio je uvjerljive znanstvene dokaze za tvrdnju da LED rasvjeta nudi ekonomske prednosti koje nadilaze niže troškove energije kako bi zapravo proizvele povoljne rezultate — i čime je povećan prihod — u upravljanju i proizvodnji peradi. Ovdje ćemo pobliže pogledati primjenu za perad.
Iako LED diode imaju prednost u odnosu na druge poljoprivredne rasvjete u pogledu svoje sposobnosti da učinkovito i ispravno oponašaju sunčevu svjetlost, njihova sposobnost da proizvedu prilagodljiv, prilagodljiv spektar može biti njihova najveća značajka. Potrebe životinja za spektrom i njihova spektralna osjetljivost razlikuju se od ljudskih. Poljoprivrednici mogu stvoriti svjetlosno okruženje za svoje životinje u svojim štalama koje poboljšava zdravlje i dobrobit, čime se poboljšava razvoj uz istovremeno smanjenje troškova energije i hrane, optimiziranjem upotrebe spektra, zračenja i modulacije.
Osvjetljenje štala za perad jedna je od namjena poljoprivrednih LED dioda koje najviše obećavaju, uglavnom zbog značajnih varijacija između načina na koji ljudi i ptice apsorbiraju, percipiraju i reagiraju na fotone. Tehnologije temeljene na LED-u mogu iskoristiti prednosti ovih razlika kako bi se smanjio trošak rasvjetnih tijela, povećao prirast težine i razvoj mišićno-koštanog sustava, potaknula ranija zrelost kod kokoši nesilica namijenjenih nesanju jaja, poboljšala konverzija hrane, promijenila proizvodnja melatonina, povećala proizvodnja i kvaliteta jaja, kontrola reproduktivne cikluse i produžiti reproduktivni život.
Tri-kromanti koji su osjetljivi na energiju crvenog, zelenog i plavog spektra su ljudi. Ljudska osjetljivost doseže vrhunac oko 550 nanometara (zeleno) i postupno opada kako se kreće prema crvenom i plavom spektru. Ljudi apsorbiraju fotone putem fotopigmenata rodopsina (štapići), jodopsina (čunjića) i melanopsina, koji u potpunosti ovise o prijemu mrežnice.
Ptičja mrežnica također može apsorbirati fotone zahvaljujući melanopsinu, štapićima i čunjićima. Međutim, oni također primaju fotone preko aktivnih fotoreceptora koji se nalaze u epifizi, koja se nalazi na vrhu mozga (pinealna recepcija). Nevjerojatno, oni također primaju fotone preko dubokih encefaličkih fotoreceptora (hipotalamusna recepcija).
Quad-chromants su domaća perad. Peradi su razvile vršnu osjetljivost na zeleno na 550 nm, slično ljudima. Međutim, oni također imaju povećanu osjetljivost na ultraljubičasto (UV), crveno i plavo svjetlo. Pretpostavlja se da je uzrok tome njihovo podrijetlo. Zbog zelenog lišća koje prekriva krošnje drveća, tropske prašume Južne Azije imaju učinak filtriranja svjetla. S maksimumima na 450 nm (12 puta više od ljudske osjetljivosti) i 640 nm, perad je time razvila povećanu osjetljivost na plavo i crveno (4 puta ljudska osjetljivost). Ali možda je najupečatljivija razlika između ptica i ljudi to što ptice mogu vidjeti UV svjetlo svojim očima (vrhunac na 385 nm). Uzroci sposobnosti domaćih ptica da osjete UV svjetlo uglavnom se istražuju. Hrana i sposobnost prepoznavanja jata dva su glavna osumnjičenika.
Svaka nijansa različito utječe na fiziologiju peradi. Poticanjem proliferacije satelitskih stanica u skeletnim mišićima, zeleno svjetlo, na primjer, znatno ubrzava stopu rasta u mladoj dobi. Plavo svjetlo podiže razinu androgena u plazmi, što potiče razvoj u kasnijoj dobi. Niskofrekventno plavo svjetlo sprječava kretanje. Također smanjuje učestalost kanibalizma među starijim osobama (osobito kod tovnih pilića koji se uzgajaju za ljudsku prehranu). Zbog snažnijeg stimuliranja otpuštanja testosterona kada se koriste zajedno, zeleno i plavo svjetlo potiču stvaranje miofibera. Sve u svemu, pokazalo se da plavo svjetlo može povećati konverziju hrane do 4 posto, smanjiti cijenu po funti do 3 posto i povećati ukupnu živu težinu do 5 posto.
Na početku razdoblja uzgoja, crveno svjetlo stimulira i potiče spolnu aktivnost, kao i povećava stopu rasta kod pilića i purana. Osim toga, poboljšava pokretljivost, što smanjuje probleme s nogama na kraju faze odgoja. Crveno svjetlo smanjuje potrošnju hrane po položenom jajetu dok zadržava istu veličinu jaja, težinu žumanjka i albumina, težinu i debljinu ljuske. Sve u svemu, pokazalo se da crveno svjetlo može produljiti razdoblje vrhunca proizvodnje, poboljšati proizvodnju jaja do 38 jaja po kokoši i možda smanjiti unos hrane do 20 posto.
Energetska učinkovitost ključna je za uspjeh.
Veliki udio ukupne potrošnje energije koristi se za poljoprivrednu rasvjetu. Poljoprivredni objekti grupirani su u uskom zemljopisnom području, imaju usporedive sustave rasvjete, brzo se modificiraju i dobro reagiraju na poticaje. Poljoprivredna industrija u Sjevernoj Americi, posebice na srednjem zapadu, ima potencijal za uštedu energije od 1 milijarde dolara godišnje, prema Američkom vijeću za energetski učinkovito gospodarstvo (ACEEE). Dva nuklearna energetska reaktora su izjednačena s tim. Prema Kate Farley iz ACEEE-a, 7 posto troškova na farmi povezano je s energijom. Uz subvencije, bespovratna sredstva i druge poticaje, prelazak sa žarulja na LED rasvjetu mogao bi rezultirati uštedom energije od 2000 USD po staji. Ta bi smanjenja značajno povećala profitabilnost svake staje za poljoprivrednike.
Pomislite samo na uštedu energije na cijelom tržištu. Šest od 10 najboljih proizvođača jaja nalazi se na srednjem zapadu, gdje postoji više od 2500 tvornica za proizvodnju jaja širom zemlje. Svaka aktivnost sloja koristi prosječno 800 žarulja sa žarnom niti po objektu. Postojala bi ušteda od 800 svjetala (9W - 3W)/svjetlost 16 sati/dan 365 dana/godina, ili 28.032 kWh po radu, ako bi se ova svjetla zamijenila LED diodama. U Iowi, Ohiu i Indiani, 42 posto slojnih operacija, došlo je do smanjenja potrošnje energije od 70 milijuna (milijuna) kWh samo u te tri države.
Budući da tržište tovnih pilića troši četiri puta više energije od tržišta nesilica, uštede su mnogo primjetnije. Većina ih se nalazi u jugoistočnim i južnim središnjim državama, a mnoge od njih još uvijek koriste neučinkovitu rasvjetu. Na temelju 4 staje po farmi, 132 svjetla po stajama, 100 W po svjetlu, 18 sati po danu, 52 dana po stadu i 5,5 stada po godini, potrošnja energije žarulje za farme brojlera u prosjeku iznosi 271 814 kWh po farmi godišnje.
Uštedu energije izračunao je dr. Joey Bray sa Sveučilišta Steven F. Austin u Nacogdochesu, Teksas, uspoređujući AgriShift LED tehnologiju iz Once Innovations sa trenutnim žaruljama sa žarnom niti i HPS svjetlima u proizvodnom okruženju. Prema Brayevom istraživanju brojlera, tipična farma brojlera koja koristi konvencionalni sustav sa žarnom niti/HPS koristila je 3837 kWh po jatu godišnje. AgriShift LED diode smanjile su potrošnju energije na istoj farmi za više od 95 posto po farmi svakog jata, na samo 109 kWh. Primjena ovoga u cijelom sektoru mogla bi rezultirati nacionalnom uštedom energije od 2 do 5 milijardi kWh, ili ekvivalentom pune snage jedne nuklearne elektrane. Za više informacija o Once Innovations i AgriShift pogledajte "LED rješenje za poljoprivredu iskorištava autonomni AC dizajn".
Uštede energije za tvrtke koje proizvode svinjsko meso također su vrijedne spomena. Srednji zapad ima ukupno 1,8 milijuna rasvjetnih utičnica, od kojih su većina CFL, a tamo je osam od 10 država s najvećim brojem svinja. Srednji zapad bi mogao uštedjeti 540 milijuna kWh prelaskom na LED svinjska svjetla, što bi uštedjelo 52,2 milijuna kWh (CFL) - 25.2M kWh (SSL)=27M kWh - 20 sati/dan {{ 10 dana.
Normativi i popusti
Visoki početni troškovi bili su prepreka unatoč poboljšanoj učinkovitosti, djelotvornosti i smanjenom ukupnom trošku vlasništva poljoprivredne rasvjetne opreme temeljene na LED diodama. To je djelomično zato što ne postoje nikakvi standardi izvedbe za sektor poljoprivredne rasvjete, što potrošačima proizvoda za poljoprivrednu rasvjetu temeljenih na LED-u otežava ostvarivanje koristi od popusta na komunalne usluge za štedne žarulje sa žarnom niti i CFL rasvjetne proizvode koji se koriste u stambenim i poslovnim okruženjima .
Učinak rasvjete i kriteriji koji se odnose na ljude u stambenim i komercijalnim primjenama u središtu su trenutačnih standarda rasvjete. Komercijalna rasvjeta ima oznaku DesignLights Consortium (DLC), dok energetski učinkoviti rasvjetni proizvodi za široku potrošnju imaju logo Energy Star. Nažalost, ne postoji standard performansi ili oznaka koja uspoređuje poljoprivrednu rasvjetnu opremu. Zbog toga je komunalnim poduzećima teško uključiti ove uređaje u svoje programe popusta, što ih stavlja u jasno ekonomski nepovoljan položaj. Poljoprivrednici i dalje mogu dobiti popust naknadnom ugradnjom potrošačkih i komercijalnih proizvoda za rasvjetu opće namjene za svoje staje (što može zahtijevati njihovo zatvaranje u robusna tijela ili rasvjetna tijela ocijenjena za mokru lokaciju), ali gotove rasvjetne proizvode izrađene posebno za životinje i staje okruženja obično nisu prihvatljiva.
Program koji posebno rangira rasvjetne predmete u smislu poljoprivredne učinkovitosti je ono što dobavljači i korisnici (kao što su poljoprivrednici) poljoprivrednih rasvjetnih proizvoda zahtijevaju. Takva bi shema kupcima i opskrbljivačima električnom energijom pružila znanje koje im je potrebno za procjenu opcija rasvjete na farmi, istovremeno izjednačavajući uvjete za rabate. Može biti uključen kao dio Energy Star ili DLC-a ili čak raditi zasebno. Idealan standard bi se nosio s važnim karakteristikama performansi, uključujući izdržljivost, izvedbu, pouzdanost i sigurnost te bi omogućio dosljednost u različitim uslužnim programima. Standard se već razvija, a brojna komunalna poduzeća već su pokazala interes za sudjelovanje.
pokretač budućnosti poljoprivrede
Većina istraživačko-razvojnih aktivnosti sada je koncentrirana na industriju svinja i peradi, ali posebno se tehnologija Once Innovations također može koristiti u industriji akvakulture, mliječnog goveda i konja. Na primjer, crveno svjetlo je nevidljivo za životinje kao što su svinje, goveda i konji, stoga je noću svjetlo prigušeno na crveni spektar kako bi se omogućilo održavanje bez uznemiravanja stoke. Ljudske bolnice usvajaju sličnu strategiju, dopuštajući osoblju da luta noću bez upotrebe bijelog svjetla koje bi smanjilo sintezu melatonina i ometalo san pacijenata. (Pogledajte "Solid-state rasvjeta donosi stvarne nijanse suvremene zdravstvene skrbi" iz ovog izdanja za dodatne informacije o rasvjeti koja se koristi u zdravstvu.)
Osim toga, prilagođeni spektri mogu se koristiti za upravljanje staništem ribnjaka i rakova. Sveučilišno istraživanje koje procjenjuje utjecaj LED rasvjete na proizvodnju rakova je u tijeku, dok su komercijalni ribnjaci u Kini i Belizeu instalirali sustave rasvjete AquaShift kao primjer. Više od 17 milijardi dolara potencijala globalnog tržišta postoji za poluprovodničku poljoprivrednu rasvjetu. To će samo rasti kako proizvođači LED dioda budu otkrivali nove metode korištenja svjetla za poboljšanje dobrobiti životinja, povećanje poljoprivredne proizvodnje i smanjenje troškova energije.
