LED-ek a baromfitenyésztésben
A 2014-es Strategies in Light konferencián a Once Innovations elnöke, Brian Wilcox „Hogyan tegyük boldoggá a csibéket” című előadásában meggyőző tudományos bizonyítékokat tárt fel arra az állításra, miszerint a LED-es világítás olyan gazdasági előnyöket kínál, amelyek túlmutatnak az alacsonyabb energiaköltségeken, és valóban kedvező eredményeket produkálnak – és így nőtt a bevétel – a baromfigazdálkodásban és -termelésben. Itt közelebbről megvizsgáljuk a baromfi alkalmazást.
Míg a LED-ek előnyt jelentenek a többi mezőgazdasági világítási megoldással szemben, mivel képesek hatékonyan és helyesen utánozni a napsütést, testreszabható, állítható spektrum létrehozására való képességük lehet a legnagyobb jellemzőjük. Az állatok spektrumszükséglete és spektrális érzékenysége eltér az emberekétől. A gazdák olyan világítási környezetet teremthetnek állataiknak az istállójukban, amely javítja az egészséget és a jólétet, ezáltal javítja a fejlődést, miközben csökkenti az energia- és takarmányköltségeket a spektrum, a besugárzás és a moduláció optimalizálásával.
A baromfiistállók megvilágítása a mezőgazdasági LED-ek egyik legígéretesebb felhasználási módja, főként azért, mert jelentős eltérések mutatkoznak az emberek és a madarak fotonjainak elnyelése, észlelése és reagálása között. A LED-alapú technológiák kihasználhatják ezeket a különbségeket a lámpatestek költségének csökkentésére, a súlygyarapodás és a mozgásszervi fejlődés fokozására, a tojásrakásra szánt tojócsirkék korábbi érésének elősegítésére, a takarmányátalakítás fokozására, a melatonin termelés megváltoztatására, a tojástermelés és a tojás minőségének javítására, az ellenőrzésre. szaporodási ciklusokat, és meghosszabbítja a reproduktív életet.
A vörös, zöld és kék spektrum energiáira érzékeny háromkrománsok emberek. Az emberi érzékenység 550 nanométer (zöld) körül tetőzik, és fokozatosan csökken, ahogy a vörös és kék spektrum felé halad. Az emberek a fotonokat a rodopszin (rudak), a jodopszin (kúpok) és a melanopszin fotopigmenteken keresztül szívják fel, amelyek teljes mértékben a retina vételétől függenek.
A madár retinája a melanopszin, a rudak és a kúpok révén fotonokat is képes elnyelni. Ugyanakkor fotonokat is felvesznek az agy tetején található tobozmirigyben található aktív fotoreceptorokon keresztül (tobozmirigy vétel). Meglepő módon fotonokat is felvesznek mély agyi fotoreceptorokon keresztül (hipotalamusz vétel).
A Quad-chromant házi baromfi. A baromfi 550 nm-en a zöldre érzékeny csúcsot fejtett ki, hasonlóan az emberhez. Ugyanakkor fokozottan érzékenyek az ultraibolya (UV), a vörös és a kék fényre is. Feltételezik, hogy ennek a származásuk az oka. A fák lombkoronáját borító zöld levelek miatt Dél-Ázsia trópusi esőerdői szűrőként hatnak a fényre. A 450 nm-nél (az emberi érzékenység 12-szerese) és 640 nm-nél elért maximumok mellett a szárnyasok fokozott érzékenységet váltottak ki a kékre és a vörösre (az emberi érzékenység 4-szerese). De a legszembetűnőbb különbség a madarak és az emberek között az, hogy a madarak a szemükkel látják az UV-fényt (a csúcs 385 nm-en). Leginkább a házimadarak UV-fény érzékelési képességének okait kutatják. A táplálék- és a nyájfelismerő képesség a két elsődleges gyanúsított.
A baromfi fiziológiáját az egyes színárnyalatok eltérően befolyásolják. Azáltal, hogy ösztönzi a szatellitsejtek szaporodását a vázizomzatban, a zöld fény például nagymértékben felgyorsítja a növekedési ütemet fiatal korban. A kék fény megemeli a plazma androgénszintjét, ami elősegíti a fejlődést a későbbi életkorban. Az alacsony frekvenciájú kék fény gátolja a mozgást. Csökkenti a kannibalizmus előfordulását az idősek körében is (különösen az emberi fogyasztásra nevelt brojlercsirkéknél). A tesztoszteron felszabadulás erőteljesebb stimulációja miatt, amikor együtt használják, a zöld és a kék fény serkenti a myofibrák kialakulását. Összességében kimutatták, hogy a kék fény akár 4 százalékkal növelheti a takarmányátalakítást, akár 3 százalékkal csökkentheti a fontonkénti költséget, és akár 5 százalékkal növelheti a teljes élőtömeget.
A tenyésztési időszak elején a vörös fény serkenti és ösztönzi a szexuális aktivitást, valamint növeli a csirkék és pulykák növekedési ütemét. Ezenkívül javítja a mozgékonyságot, ami csökkenti a lábproblémákat a felnevelési szakasz végén. A piros fény csökkenti a lerakott tojásonkénti takarmányfogyasztást, miközben változatlan tojásméretet, sárgája- és albumintömeget, héjtömeget és vastagságot tart fenn. Összességében kimutatták, hogy a vörös fény meghosszabbíthatja a termelési csúcsidőszakot, tyúkonként akár 38 tojással is javíthatja a tojástermelést, és akár 20 százalékkal csökkentheti a táplálékfelvételt.
Az energiahatékonyság elengedhetetlen a sikerhez.
A teljes energiafelhasználás nagy részét mezőgazdasági világításra használják fel. A mezőgazdasági létesítmények szűk földrajzi régióban csoportosulnak, összehasonlítható világítási rendszerekkel rendelkeznek, gyorsan módosíthatók, és jól reagálnak az ösztönzőkre. Az Amerikai Energiahatékony Gazdasági Tanács (ACEEE) szerint a mezőgazdaság Észak-Amerikában, különösen a közép-nyugaton, évi 1 milliárd dolláros energiamegtakarítási potenciállal rendelkezik. Két atomerőműves reaktor egyenlő azzal. Kate Farley, az ACEEE munkatársa szerint a mezőgazdasági kiadások 7 százaléka az energiához kapcsolódik. Támogatásokkal, támogatásokkal és egyéb ösztönzőkkel az izzólámpáról LED-es világításra való átállás istállónként 2000 dollár energiamegtakarítást eredményezhet. Ezek a csökkentések jelentősen növelnék az egyes istállók jövedelmezőségét a gazdálkodók számára.
Gondoljunk csak az egész piac energiamegtakarítására. A 10 legnagyobb tojástermelő közül hat Közép-Nyugaton található, ahol országszerte több mint 2500 tojásréteg-gyár található. Minden réteg tevékenysége létesítményenként átlagosan 800 izzólámpát használ. 800 lámpa (9W - 3W)/fény 16 óra/nap, 365 nap/év, azaz működésenként 28 032 kWh megtakarítást jelentene, ha ezeket a lámpákat LED-ekre cserélnénk. Iowában, Ohioban és Indianában, a rétegműveletek 42 százalékában, csak ebben a három államban 70 millió (millió) kWh-val csökkent az energiafelhasználás.
Mivel a brojlerpiac négyszer annyi energiát fogyaszt, mint a tojópiac, a megtakarítás sokkal szembetűnőbb. Legtöbbjük a délkeleti és dél-közép államokban található, és sokuk még mindig nem hatékony világítást használ. 4 istálló/farm, 132 lámpa/istálló, 100W/fény, 18 óra/nap, 52 nap/állomány és 5,5 állomány/év alapján a brojlertelepek izzólámpáinak energiafelhasználása gazdaságonként évente átlagosan 271 814 kWh.
Az energiamegtakarítást Dr. Joey Bray, a texasi Nacogdoches-i Steven F. Austin Egyetem munkatársa számította ki, az Once Innovations AgriShift LED-technológiáját a jelenlegi izzólámpákkal és HPS-lámpákkal szembeállítva egy gyártási rendszerben. Bray brojlerekkel kapcsolatos kutatása szerint egy tipikus brojlerfarm, amely hagyományos izzólámpás/HPS rendszert használ, állományonként 3837 kWh-t használt fel évente. Az AgriShift LED-ek több mint 95 százalékkal csökkentették az energiafogyasztást ugyanazon a gazdaságon, állományonként, mindössze 109 kWh-ra. Ennek az egész szektorra kiterjedő alkalmazása 2-5 milliárd kWh országos energiamegtakarítást eredményezhet, ami egy atomerőmű teljes teljesítményének felel meg. Az Once Innovations és az AgriShift szolgáltatással kapcsolatos további információkért lásd a "LED mezőgazdasági megoldás az autonóm AC tervezést" című részt.
Figyelemre méltó a sertéshúst előállító vállalkozások energiamegtakarítása. A Közép-Nyugaton összesen 1,8 millió lámpaaljzat található, amelyek többsége CFL, és a 10 legjobb sertésállamból nyolc található. A Közép-Nyugat 540 millió kWh-t takaríthat meg, ha LED-es sertéslámpákra vált, ami 52,2 millió kWh-t (CFL) - 25,2 millió kWh-t (SSL)=27M kWh-t - 20 órát takarít meg naponta {{ 10 nap.
Normák és kedvezmények
A magas előzetes költségek akadályt jelentenek a LED-alapú mezőgazdasági világítóberendezések jobb hatékonysága és hatékonysága, valamint a teljes tulajdonlási költség csökkenése ellenére. Ennek részben az az oka, hogy a mezőgazdasági világítási ágazatra nincsenek teljesítményszabványok, ami megnehezíti a LED-alapú mezőgazdasági világítástechnikai termékek fogyasztói számára, hogy részesüljenek a lakossági és kereskedelmi környezetben használt energiatakarékos izzólámpák és CFL világítási termékek közüzemi kedvezményeiből. .
A jelenlegi világítási szabványok középpontjában a világítási teljesítmény és kritériumok állnak, amelyek a lakossági és kereskedelmi alkalmazásokban dolgozó emberekre vonatkoznak. A kereskedelmi világítástechnikai termékek a DesignLights Consortium (DLC) jelzéssel, míg az energiahatékony fogyasztói világítástechnikai termékeken az Energy Star logó látható. Sajnos nincs olyan teljesítményszabvány vagy címke, amely összehasonlítható lenne a mezőgazdasági világítóberendezésekkel. Emiatt a közszolgáltatók nehezen tudják bevonni ezeket az eszközöket a kedvezményi programjukba, ami egyértelműen gazdasági hátrányt jelent. A gazdálkodók továbbra is kaphatnak kedvezményt, ha általános célú fogyasztói és kereskedelmi világítási termékeket utólag szerelnek be istállóikba (amely megkövetelheti, hogy masszív vagy nedves fekvésű lámpatestekbe zárják őket), de a kifejezetten állatok és istállók számára készült, készen kapható világítási termékek. környezetek általában nem jogosultak.
A mezőgazdasági világítástechnikai termékek beszállítói és felhasználói (például gazdálkodói) megkövetelik azt a programot, amely különösen a mezőgazdasági teljesítmény szempontjából rangsorolja a világítási elemeket. Egy ilyen rendszer biztosítaná az ügyfeleknek és az áramszolgáltatóknak azt a tudást, amelyre szükségük van a mezőgazdasági világítási lehetőségek értékeléséhez, miközben kiegyenlíti a versenyfeltételeket az árengedmények tekintetében. Beépíthető az Energy Star vagy a DLC részeként, vagy akár külön is működhet. Az ideális szabvány olyan fontos teljesítményjellemzőket kezelne, mint a tartósság, a teljesítmény, a megbízhatóság és a biztonság, és konzisztenciát biztosítana a különböző közművek között. A szabvány már kidolgozás alatt van, és számos közszolgáltató jelezte már részvételi szándékát.
a mezőgazdaság jövőjének hajtóereje
A K+F tevékenységek nagy része jelenleg a sertés- és baromfiiparra összpontosul, de az Once Innovations technológiája különösen az akvakultúra-, tejelő- és lóiparban is alkalmazható. Például a vörös fény nem látható olyan állatok számára, mint a sertések, szarvasmarhák és lovak, így éjszaka a fény vörös spektrumra van halkítva, hogy a karbantartást az állatállomány felborítása nélkül lehessen elvégezni. A humán kórházak hasonló stratégiát alkalmaznak, lehetővé téve a személyzet számára, hogy éjszaka fehér fény nélkül barangoljanak, ami csökkentené a melatoninszintézist és megzavarná a betegek alvását. (Az egészségügyben használt világítással kapcsolatos további információkért lásd a „Szilárdtest-világítás kiemeli a kortárs egészségügy valódi színárnyalatait” című részt.
Ezenkívül testreszabott spektrumok használhatók a halak és rákfélék élőhelyének kezelésére. Folyamatban vannak a LED-es megvilágítás ráktermelésre gyakorolt hatását értékelő egyetemi kutatások, míg a kínai és a belize-i kereskedelmi tavakban AquaShift világítási rendszereket szereltek fel példaként. A szilárdtestalapú mezőgazdasági világítás globális piaci potenciálja több mint 17 milliárd dollár. Ez csak növekedni fog, ahogy a LED-gyártók új módszereket fedeznek fel a fény felhasználására az állatok jólétének javítására, a mezőgazdasági teljesítmény növelésére és az energiaköltségek csökkentésére.
