LED'er i fjerkræavl
I sit foredrag om "How to make chicks happy" på 2014 Strategies in Light-konferencen, udforskede Once Innovations-præsident Brian Wilcox overbevisende videnskabelige beviser for påstanden om, at LED-belysning giver økonomiske fordele, der går ud over lavere energiomkostninger for faktisk at producere gunstige resultater - og dermed øget omsætning — inden for fjerkræforvaltning og produktion. Her vil vi se nærmere på fjerkræapplikationen.
Mens LED'er har en fordel i forhold til andre landbrugsbelysningsvalg med hensyn til deres evne til effektivt og korrekt at efterligne solskin, kan deres evne til at producere et tilpasseligt, justerbart spektrum være deres største egenskab. Dyrs spektrumbehov og deres spektrale følsomhed er anderledes end menneskers. Landmænd kan skabe et belysningsmiljø for deres dyr i deres stalde, der forbedrer sundhed og velfærd, og dermed forbedrer udviklingen, samtidig med at energi- og foderomkostningerne reduceres ved at optimere brugen af spektrum, bestråling og modulering.
Belysningen af fjerkræstalde er en af de mest lovende anvendelser for landbrugs-LED'er, mest på grund af de betydelige variationer mellem, hvordan mennesker og fugle absorberer, opfatter og reagerer på fotoner. LED-baserede teknologier kan drage fordel af disse forskelle til at reducere omkostningerne til armaturer, øge vægtforøgelsen og muskel- og skeletudviklingen, inducere tidligere modenhed hos lagkyllinger beregnet til at lægge æg, forbedre foderomsætningen, ændre melatoninproduktionen, øge ægproduktionen og -kvaliteten, kontrol reproduktive cyklusser og forlænge det reproduktive liv.
Tri-chromanter, der er følsomme over for de røde, grønne og blå spektrumenergier, er mennesker. Menneskets følsomhed topper omkring 550 nanometer (grøn), og den falder gradvist, efterhånden som den bevæger sig mod de røde og blå spektrum. Mennesker absorberer fotoner via fotopigmenterne rhodopsin (stave), iodopsin (kegler) og melanopsin, som er helt afhængige af nethindens modtagelse.
En fugls nethinde kan også absorbere fotoner takket være melanopsin, stænger og kegler. De optager dog også fotoner gennem aktive fotoreceptorer, der findes i pinealkirtlen, som er placeret på toppen af hjernen (pinealmodtagelse). Utroligt nok optager de også fotoner via dybe encefaliske fotoreceptorer (hypothalamusmodtagelse).
Quad-chromanter er tamfjerkræ. Fowl udviklede en maksimal følsomhed over for grønt ved 550 nm, svarende til mennesker. Men de har også øget følsomhed over for ultraviolet (UV), rødt og blåt lys. Deres herkomst antages at være årsagen til dette. På grund af de grønne blade, der dækker trækronerne, har de tropiske regnskove i Sydasien en filtrerende effekt på lyset. Med maksima ved 450 nm (12 gange menneskelig følsomhed) og 640 nm udviklede høns derved øget følsomhed over for blå og rød (4x menneskelig følsomhed). Men den måske mest slående forskel mellem fugle og mennesker er, at fugle kan se UV-lys med deres øjne (peak ved 385 nm). Der bliver for det meste forsket i årsagerne til tamfugles evne til at mærke UV-lys. Fødevarer og flokgenkendelsesevne er de to primære mistænkte.
Fjerkræets fysiologi påvirkes forskelligt af hver nuance. Ved at tilskynde til spredning af satellitceller i skeletmuskulaturen accelererer grønt lys for eksempel væksthastigheden i en ung alder. Blåt lys hæver plasma androgenniveauer, hvilket fremmer udvikling i en senere alder. Lavfrekvent blåt lys hæmmer bevægelse. Det sænker også forekomsten af kannibalisme blandt ældre (især hos slagtekyllinger opdrættet til konsum). På grund af mere potent stimulering af testosteronfrigivelsen, når de bruges sammen, fremmer grønt og blåt lys dannelsen af myofibere. I alt har det vist sig, at blåt lys kan øge foderomsætningen med op til 4 procent, sænke omkostningerne pr. pund med op til 3 procent og øge den samlede levende vægt med op til 5 procent.
I starten af opdrætsperioden stimulerer og opmuntrer rødt lys til seksuel aktivitet samt øger vækstraterne hos kyllinger og kalkuner. Derudover forbedrer det motiliteten, hvilket reducerer benproblemer ved afslutningen af opdrætsfasen. Rødt lys reducerer foderforbruget pr. lagt æg, samtidig med at den samme ægstørrelse, æggeblomme og albuminvægt, skalvægt og tykkelse bevares. Samlet set har det vist sig, at rødt lys kan forlænge den maksimale produktionsperiode, forbedre ægproduktionen med op til 38 æg pr. høne og måske reducere fødeindtaget med op til 20 procent.
Energieffektivitet er afgørende for succes.
En stor del af det samlede energiforbrug bruges til landbrugsbelysning. Landbrugsvirksomheder er samlet i et snævert geografisk område, har sammenlignelige belysningssystemer, ændres hurtigt og reagerer godt på incitamenter. Landbrugsindustrien i Nordamerika, især i Midtvesten, har et årligt energibesparelsespotentiale på $1 milliard (milliard), ifølge American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE). Det sidestilles to atomkraftreaktorer. 7 procent af udgifterne på gården, ifølge Kate Farley fra ACEEE, er forbundet med energi. Med tilskud, tilskud og andre incitamenter kan skift fra glødelampe til LED-belysning resultere i energibesparelser på $2000 pr. stald. Disse reduktioner ville øge rentabiliteten af hver stald betydeligt for landmændene.
Tænk bare på energibesparelserne på hele markedet. Seks af de 10 bedste ægproducenter er beliggende i Midtvesten, hvor der er mere end 2500 æglagsfabrikker på landsplan. Hver lagaktivitet bruger i gennemsnit 800 glødelamper pr. facilitet. Der ville være en besparelse på 800 lys (9W - 3W)/lys 16 timer/dag 365 dage/år eller 28.032 kWh pr. operation, hvis disse lys blev udskiftet med LED'er. I Iowa, Ohio og Indiana, 42 procent af lagoperationerne, har der været en reduktion i energiforbruget på 70 millioner (millioner) kWh i netop disse tre stater.
Da slagtekyllingemarkedet forbruger fire gange så meget energi som lagmarkedet, er besparelserne meget mere mærkbare. Hovedparten af dem findes i de sydøstlige og sydlige centrale stater, og mange af dem bruger stadig ineffektiv belysning. Baseret på 4 stalde/bedrift, 132 lys/stald, 100W/lys, 18 timer/dag, 52 dage/flok og 5,5 flokke/år, er energiforbruget til glødelamper til slagtekyllinger i gennemsnit 271.814 kWh pr. gård pr. år.
Energibesparelserne blev beregnet af Dr. Joey Bray fra Steven F. Austin University i Nacogdoches, Texas ved at kontrastere AgriShift LED-teknologien fra Once Innovations med nuværende gløde- og HPS-lys i en produktionsopsætning. Ifølge Brays forskning om slagtekyllinger brugte en typisk slagtekyllingerfarm, der bruger et konventionelt gløde-/HPS-system, 3837 kWh pr. flok årligt. AgriShift LED'er reducerede energiforbruget på den samme gård med mere end 95 procent pr. gård hver flok, til kun 109 kWh. Anvendelse af dette på tværs af hele sektoren kan resultere i nationale energibesparelser på 2 til 5 milliarder kWh, eller hvad der svarer til et atomkraftværks fulde output. Se "LED-landbrugsløsning udnytter autonomt AC-design" for mere information om Once Innovations og AgriShift.
Energibesparelserne for virksomheder, der producerer svinekød, er lige så bemærkelsesværdige. Midtvesten har i alt 1,8 millioner lyssokler, hvoraf størstedelen er CFL, og otte af de 10 bedste svinestater er der. Midtvesten kunne spare 540M kWh ved at skifte til LED-svinelys, hvilket ville spare 52,2M kWh (CFL) - 25.2M kWh (SSL)=27M kWh - 20 timer/dag {{ 10 dage.
Normer og rabatter
Høje forhåndsomkostninger har været en barriere på trods af den forbedrede effektivitet, effektivitet og reducerede samlede ejeromkostninger af LED-baseret landbrugsbelysningsudstyr. Dette skyldes til dels, at der ikke er nogen ydeevnestandarder for landbrugsbelysningssektoren, hvilket gør det vanskeligt for forbrugere af LED-baserede landbrugsbelysningsprodukter at drage fordel af forsyningsrabatter for energibesparende glødelamper og CFL-belysningsprodukter, der anvendes i bolig- og erhvervsmiljøer. .
Belysningsydelse og kriterier, som de relaterer til mennesker i bolig- og kommercielle applikationer, er i fokus for de nuværende belysningsstandarder. Kommercielle belysningsvarer har DesignLights Consortium (DLC) mærket, mens energieffektive forbrugerbelysningsprodukter viser Energy Star-logoet. Desværre er der ikke en ydeevnestandard eller etiket, der kan sammenlignes med landbrugsbelysningsudstyr. På grund af dette finder forsyningsselskaber det vanskeligt at inkludere disse enheder i deres rabatprogrammer, hvilket sætter dem i en klar økonomisk ulempe. Landmænd kan stadig modtage rabat ved at eftermontere almindelige forbruger- og kommercielle belysningsprodukter til deres stalde (hvilket kan kræve, at de indesluttes i robuste eller vådplacerede armaturer), men hyldebelysningsprodukter lavet specielt til dyr og stald miljøer er typisk ikke støtteberettigede.
Et program, der især rangerer belysningsartikler i forhold til landbrugets ydeevne, er det, som leverandører og brugere (såsom landmænd) af landbrugsbelysningsprodukter kræver. En sådan ordning ville give kunder og strømudbydere den viden, de har brug for til at vurdere mulighederne for belysning af gårdene, samtidig med at vilkårene for rabatter udjævnes. Det kan være inkluderet som en del af Energy Star eller DLC eller endda fungere separat. Den ideelle standard ville håndtere vigtige ydeevneegenskaber, herunder holdbarhed, ydeevne, pålidelighed og sikkerhed og give ensartethed på tværs af forskellige forsyningsselskaber. En standard er allerede under udvikling, og adskillige forsyningsselskaber har allerede tilkendegivet interesse for at deltage.
driver landbrugets fremtid
Hovedparten af F&U-aktiviteterne er nu koncentreret om svine- og fjerkræindustrien, men især Once Innovations teknologi kan også bruges i akvakultur-, malkekvægs- og hesteindustrien. For eksempel er rødt lys usynligt for dyr som svin, kvæg og heste, så om natten dæmpes lyset til et rødt spektrum for at tillade vedligeholdelse at udføre uden at forstyrre husdyrene. Menneskelige hospitaler vedtager en lignende strategi, der tillader personalet at strejfe omkring om natten uden brug af hvidt lys, der ville reducere melatoninsyntesen og forstyrre søvnen for patienterne. (Se "Solid-state lighting bringer de ægte nuancer af moderne sundhedspleje frem" fra dette nummer for yderligere information om belysning, der bruges i sundhedssektoren.)
Derudover kan skræddersyede spektre bruges til at styre dammens habitat for fisk og krebsdyr. Universitetsforskning, der evaluerer virkningen af LED-belysning på krabbeproduktionen, er i gang, mens kommercielle damme i Kina og Belize har installeret AquaShift-belysningssystemer som et eksempel. Der er over 17 milliarder dollars i globalt markedspotentiale for solid-state landbrugsbelysning. Det vil kun stige, efterhånden som LED-producenter opdager nye metoder til at bruge lys til at forbedre dyrevelfærden, øge landbrugsproduktionen og sænke energiomkostningerne.
