LED diode u živinarstvu
U svom govoru o temi "Kako usrećiti piliće" na konferenciji Strategies in Light 2014., predsjednik Once Innovations Brian Wilcox istražio je uvjerljive naučne dokaze za tvrdnju da LED rasvjeta nudi ekonomske koristi koje prevazilaze niže troškove energije i zapravo proizvode povoljne rezultate - i time je povećan prihod — u upravljanju i proizvodnji peradi. Ovdje ćemo detaljnije pogledati primjenu za perad.
Dok LED diode imaju prednost u odnosu na druge izbore poljoprivredne rasvjete u smislu njihovog kapaciteta da efikasno i ispravno oponašaju sunčevu svjetlost, njihova sposobnost da proizvedu prilagodljiv, podesivi spektar može biti njihova najveća karakteristika. Potrebe za spektrom životinja i njihova spektralna osjetljivost razlikuju se od ljudskih. Poljoprivrednici mogu stvoriti svjetlosno okruženje za svoje životinje u svojim štalama koje poboljšava zdravlje i dobrobit, a time i poboljšava razvoj uz smanjenje troškova energije i hrane, optimiziranjem korištenja spektra, zračenja i modulacije.
Osvetljenje štala za perad je jedna od najperspektivnijih upotreba za poljoprivredne LED diode, uglavnom zbog značajnih varijacija između načina na koji ljudi i ptice apsorbuju, percipiraju i reaguju na fotone. Tehnologije zasnovane na LED-u mogu iskoristiti prednosti ovih razlika za smanjenje troškova svjetiljki, povećanje tjelesne težine i razvoj mišićno-koštanog sustava, induciranje ranije zrelosti kod pilića nesanica namijenjenih nesu, poboljšanje konverzije hrane, promjenu proizvodnje melatonina, povećanje proizvodnje i kvalitete jaja, kontrola reproduktivne cikluse i produžavaju reproduktivni život.
Tri-hromanti koji su osjetljivi na energiju crvenog, zelenog i plavog spektra su ljudi. Ljudska osjetljivost dostiže vrhunac oko 550 nanometara (zeleno) i postepeno opada kako se kreće prema crvenom i plavom spektru. Ljudi apsorbuju fotone preko foto-pigmenata rodopsina (štapića), jodopsina (čušnica) i melanopsina, koji u potpunosti zavise od retinalne recepcije.
Ptičja mrežnjača takođe može da apsorbuje fotone zahvaljujući melanopsinu, štapićima i čunjićima. Međutim, oni također uzimaju fotone preko aktivnih fotoreceptora koji se nalaze u epifizi, koja se nalazi na vrhu mozga (pinealna recepcija). Nevjerovatno, oni također primaju fotone preko dubokih encefalnih fotoreceptora (hipotalamusna recepcija).
Quad-hromanti su domaća perad. Perad je razvila maksimalnu osjetljivost na zeleno na 550 nm, slično kao kod ljudi. Međutim, oni takođe imaju povećanu osetljivost na ultraljubičasto (UV), crvenu i plavu svetlost. Pretpostavlja se da je uzrok tome njihovo porijeklo. Zbog zelenog lišća koje prekriva krošnje drveća, tropske prašume južne Azije imaju filterski efekat na svjetlost. Sa maksimumima na 450 nm (12 puta više od ljudske osjetljivosti) i 640 nm, živina je time razvila povećanu osjetljivost na plavu i crvenu boju (4x osjetljivost ljudi). Ali možda je najupečatljivija razlika između ptica i ljudi to što ptice mogu vidjeti UV svjetlo svojim očima (maksimalno na 385 nm). Najviše se istražuju uzroci sposobnosti domaćih ptica da osjete UV svjetlost. Hrana i sposobnost prepoznavanja jata su dva glavna osumnjičena.
Svaka nijansa različito utiče na fiziologiju peradi. Potičući proliferaciju satelitskih ćelija u skeletnim mišićima, zeleno svjetlo, na primjer, uvelike ubrzava stopu rasta u mladoj dobi. Plavo svjetlo podiže nivoe androgena u plazmi, što potiče razvoj u kasnijoj dobi. Plavo svjetlo niske frekvencije sprječava kretanje. Također smanjuje učestalost kanibalizma među starijim osobama (posebno kod brojlerskih pilića koji se uzgajaju za ljudsku ishranu). Zbog snažnije stimulacije oslobađanja testosterona kada se koriste zajedno, zeleno i plavo svjetlo podstiču stvaranje miofibera. Ukupno, pokazalo se da plavo svjetlo može povećati konverziju hrane do 4 posto, sniziti cijenu po funti do 3 posto i povećati ukupnu živu težinu za do 5 posto.
Na početku perioda uzgoja, crveno svjetlo stimulira i podstiče seksualnu aktivnost, kao i povećava stopu rasta kod pilića i purana. Osim toga, poboljšava pokretljivost, što smanjuje probleme s nogama na kraju faze uzgoja. Crveno svjetlo smanjuje potrošnju hrane po položenom jajetu uz zadržavanje iste veličine jaja, težine žumanca i albumina, težine ljuske i debljine. Sve u svemu, pokazalo se da crveno svjetlo može produžiti period vršne proizvodnje, poboljšati proizvodnju jaja za do 38 jaja po kokoši i možda smanjiti unos hrane do 20 posto.
Energetska efikasnost je neophodna za uspjeh.
Veliki dio ukupne potrošnje energije koristi se za poljoprivrednu rasvjetu. Poljoprivredne ustanove su grupisane u uskom geografskom regionu, imaju uporedive sisteme osvetljenja, brzo se modifikuju i dobro reaguju na podsticaje. Poljoprivredna industrija u Sjevernoj Americi, posebno na Srednjem zapadu, ima potencijal uštede energije od milijardu (milijardu) dolara godišnje, prema Američkom savjetu za energetski efikasnu ekonomiju (ACEEE). Dva nuklearna reaktora su izjednačena s tim. 7 posto troškova na farmi, prema Kate Farley iz ACEEE, povezano je s energijom. Uz subvencije, grantove i druge poticaje, prelazak sa žarulje na LED rasvjetu može rezultirati uštedom energije od 2000 USD po štali. Ova smanjenja bi značajno povećala profitabilnost svake štale za poljoprivrednike.
Pomislite samo na uštede energije na cijelom tržištu. Šest od 10 vodećih proizvođača jaja nalazi se na Srednjem zapadu, gdje postoji više od 2500 fabrika nosilja jaja širom zemlje. Svaka aktivnost sloja u prosjeku koristi 800 sijalica sa žarnom niti po objektu. Postojala bi ušteda od 800 svjetala (9W - 3W)/svjetlo 16 sati/dan 365 dana/godišnje, ili 28.032 kWh po operaciji, ako se ova svjetla zamijene LED diodama. U Ajovi, Ohaju i Indijani, 42 posto operacija sloja, došlo je do smanjenja potrošnje energije za 70 miliona (miliona) kWh u samo ove tri države.
Budući da tržište brojlera troši četiri puta više energije nego tržište nesilica, uštede su mnogo primjetnije. Najveći dio njih nalazi se u jugoistočnim i južnim centralnim državama, a mnoge od njih još uvijek koriste neefikasno osvjetljenje. Na osnovu 4 štale/farmi, 132 svjetla/štali, 100W/svjetlo, 18 sati/dan, 52 dana/jatu i 5,5 jata/godišnje, potrošnja svjetleće energije za farme brojlera u prosjeku iznosi 271.814 kWh po farmi godišnje.
Uštedu energije izračunao je dr. Joey Bray sa Steven F. Austin univerziteta u Nacogdochesu u Teksasu suprotstavljajući AgriShift LED tehnologiju kompanije Once Innovations sa trenutnim žaruljama sa žarnom niti i HPS svjetlima u proizvodnoj postavci. Prema Brayevom istraživanju brojlera, tipična farma brojlera koja koristi konvencionalni sistem sa žarnom niti/HPS trošila je 3837 kWh po jatu godišnje. AgriShift LED diode smanjile su potrošnju energije na istoj farmi za više od 95 posto po farmi u svakom jatu, na samo 109 kWh. Primjena ovoga u cijelom sektoru mogla bi rezultirati nacionalnim uštedama energije od 2 do 5 milijardi kWh, ili ekvivalentom pune snage jedne nuklearne elektrane. Pogledajte "LED rješenje za poljoprivredu koristi autonomni AC dizajn" za više informacija o Once Innovations i AgriShift.
Uštede energije za preduzeća koja proizvode svinjetinu su isto tako vredna pažnje. Srednji zapad ima ukupno 1,8 miliona rasvjetnih utičnica, od kojih je većina CFL, a tamo je osam od 10 najboljih svinjskih država. Srednji zapad bi mogao uštedjeti 540M kWh prelaskom na LED svinjske svjetiljke, što bi uštedjelo 52,2M kWh (CFL) - 25,2M kWh (SSL)=27M kWh - 20 sati dnevno {{ 10}} dana.
Norme i popusti
Visoki početni troškovi bili su prepreka uprkos poboljšanoj efikasnosti, efikasnosti i smanjenim ukupnim troškovima posedovanja opreme za poljoprivrednu rasvetu zasnovanu na LED-u. To je dijelom zato što ne postoje nikakvi standardi performansi za sektor poljoprivredne rasvjete, što otežava potrošačima poljoprivrednih proizvoda za poljoprivrednu rasvjetu na bazi LED-a da ostvare koristi od rabata za uštedu energije za proizvode sa žarnom niti i CFL rasvjete koji se koriste u stambenim i poslovnim okruženjima. .
Performanse i kriterijumi osvetljenja koji se odnose na ljude u stambenim i komercijalnim aplikacijama su u fokusu trenutnih standarda osvetljenja. Proizvodi za komercijalnu rasvjetu imaju oznaku DesignLights Consortium (DLC), dok energetski učinkoviti proizvodi za potrošačku rasvjetu imaju logotip Energy Star. Nažalost, ne postoji standard performansi ili oznaka koja se može porediti za opremu za poljoprivrednu rasvjetu. Zbog toga je komunalnim preduzećima teško uključiti ove uređaje u svoje programe rabata, što ih stavlja u jasan ekonomski nepovoljniji položaj. Poljoprivrednici i dalje mogu dobiti rabat tako što će naknadno ugraditi potrošačke i komercijalne proizvode za rasvjetu opće namjene za svoje štale (što bi moglo zahtijevati njihovo zatvaranje u čvrste ili vlažne uređaje za lociranje), ali rasvjetnih proizvoda koji se prodaju posebno za životinje i štale okruženja obično nisu prihvatljiva.
Dobavljači i korisnici (kao što su farmeri) poljoprivrednih rasvjetnih proizvoda zahtijevaju program koji posebno rangira rasvjetne predmete u smislu poljoprivrednih performansi. Takva šema bi kupcima i dobavljačima električne energije pružila znanje koje im je potrebno za procjenu opcija rasvjete na farmi dok bi istovremeno izjednačavali uslove za rabate. Može biti uključen kao dio Energy Star ili DLC ili čak raditi odvojeno. Idealni standard bi se nosio sa važnim karakteristikama performansi, uključujući izdržljivost, performanse, pouzdanost i sigurnost, te bi obezbijedio konzistentnost u različitim uslužnim programima. Standard je već u izradi, a brojna komunalna preduzeća su već pokazala interesovanje za učešće.
pokreće budućnost poljoprivrede
Većina aktivnosti istraživanja i razvoja sada je koncentrisana na industriju svinja i peradi, ali tehnologija Once Innovations posebno se može koristiti i u akvakulturi, mliječnoj govedarskoj industriji i industriji konja. Na primjer, crveno svjetlo je nevidljivo za životinje kao što su svinje, goveda i konji, tako da je noću svjetlo prigušeno do crvenog spektra kako bi se omogućilo održavanje bez uznemiravanja stoke. Ljudske bolnice usvajaju sličnu strategiju, dozvoljavajući osoblju da luta noću bez upotrebe bijelog svjetla koje bi smanjilo sintezu melatonina i poremetilo san pacijenata. (Pogledajte „Solid-state rasvjeta otkriva stvarne nijanse savremene zdravstvene zaštite“ iz ovog broja za dodatne informacije o rasvjeti koja se koristi u zdravstvu.)
Dodatno, prilagođeni spektri se mogu koristiti za upravljanje ribnjačkim staništima za ribe i rakove. Univerzitetska istraživanja koja procjenjuju utjecaj LED rasvjete na proizvodnju rakova su u toku, dok su komercijalni ribnjaci u Kini i Belizeu instalirali AquaShift rasvjetne sisteme kao primjer. Preko 17 milijardi dolara globalnog tržišnog potencijala postoji za solid-state poljoprivrednu rasvjetu. To će samo rasti kako proizvođači LED dioda otkrivaju nove metode korištenja svjetlosti za poboljšanje dobrobiti životinja, povećanje poljoprivredne proizvodnje i smanjenje troškova energije.
