LED en l'avicultura
En la seva conferència sobre "Com fer feliços els pollets" a la conferència d'Estratègies a la Llum del 2014, el president d'Once Innovations, Brian Wilcox, va explorar evidències científiques convincents de l'afirmació que la il·luminació LED ofereix beneficis econòmics que van més enllà dels costos energètics més baixos per produir resultats favorables. per tant, van augmentar els ingressos, en gestió i producció d'aus de corral. Aquí, veurem més de prop l'aplicació d'aus de corral.
Tot i que els LED tenen un avantatge sobre altres opcions d'il·luminació agrícola pel que fa a la seva capacitat d'imitar de manera eficaç i correcta la llum solar, la seva capacitat de produir un espectre ajustable i personalitzable pot ser la seva característica més important. Les necessitats d'espectre dels animals i les seves sensibilitats espectrals són diferents de les dels humans. Els agricultors poden crear un entorn d'il·luminació per als seus animals als seus graners que millora la salut i el benestar, per tant, millora el desenvolupament alhora que redueix els costos d'energia i alimentació, optimitzant l'ús de l'espectre, la irradiació i la modulació.
La il·luminació dels graners d'aus de corral és un dels usos més prometedors dels LED agrícoles, sobretot a causa de les variacions significatives entre com les persones i els ocells absorbeixen, perceben i responen als fotons. Les tecnologies basades en LED poden aprofitar aquestes diferències per reduir el cost de les lluminàries, augmentar l'augment de pes i el desenvolupament musculoesquelètic, induir una maduresa més primerenca en les gallines ponedores destinades a pondre ous, millorar la conversió d'aliments, canviar la producció de melatonina, augmentar la producció i la qualitat dels ous, controlar cicles reproductius i allargar la vida reproductiva.
Els tricromants que són sensibles a les energies de l'espectre vermell, verd i blau són humans. La sensibilitat humana arriba als 550 nanòmetres (verd) i disminueix gradualment a mesura que avança cap als espectres vermell i blau. Els humans absorbeixen fotons a través dels foto-pigments rodopsina (varetes), iodopsina (cons) i melanopsina, que depenen totalment de la recepció de la retina.
La retina d'un ocell també pot absorbir fotons gràcies a la melanopsina, els bastons i els cons. Tanmateix, també agafen fotons a través de fotoreceptors actius que es troben a la glàndula pineal, que es troba a la part superior del cervell (recepció pineal). Sorprenentment, també prenen fotons mitjançant fotoreceptors encefàlics profunds (recepció hipotalàmica).
Els quadricromants són aus de corral domèstiques. Fowl va desenvolupar una sensibilitat màxima al verd a 550 nm, similar als humans. Tanmateix, també tenen una major sensibilitat a la llum ultraviolada (UV), vermella i blava. Se suposa que la seva ascendència és la causa d'això. A causa de les fulles verdes que cobreixen les copes dels arbres, les selves tropicals del sud d'Àsia tenen un efecte filtrant de la llum. Amb màxims a 450 nm (12 vegades la sensibilitat humana) i 640 nm, les aus de corral van evolucionar així una major sensibilitat al blau i al vermell (4x la sensibilitat humana). Però potser la distinció més sorprenent entre els ocells i els humans és que els ocells poden veure la llum UV amb els seus ulls (pic a 385 nm). Les causes de la capacitat dels ocells domèstics per detectar la llum UV s'estan investigant principalment. Els dos principals sospitosos són la capacitat de reconeixement d'aliments i ramats.
La fisiologia de les aus de corral es veu afectada de manera diferent per cada tonalitat. En fomentar la proliferació de cèl·lules satèl·lits al múscul esquelètic, la llum verda, per exemple, accelera molt la taxa de creixement a una edat jove. La llum blava augmenta els nivells plasmàtics d'andrògens, la qual cosa afavoreix el desenvolupament en edats posteriors. La llum blava de baixa freqüència inhibeix el moviment. També redueix la incidència de canibalisme entre la gent gran (especialment en pollastres d'engreix criats per al consum humà). A causa de l'estimulació més potent de l'alliberament de testosterona quan s'utilitzen junts, la llum verda i blava fomenten la formació de miofibres. En total, s'ha demostrat que la llum blava pot augmentar la conversió d'aliments fins a un 4 per cent, reduir el cost per lliura fins a un 3 per cent i augmentar el pes viu total fins a un 5 per cent.
A l'inici del període de cria, la llum vermella estimula i fomenta l'activitat sexual, així com augmenta les taxes de creixement en pollastres i galls dindis. A més, millora la motilitat, la qual cosa redueix els problemes de cames al final de la fase de cria. La llum vermella disminueix el consum de pinso per ou posat mantenint la mateixa mida de l'ou, pes de rovell i albúmina, pes de closca i gruix. En general, s'ha demostrat que la llum vermella pot allargar el període màxim de producció, millorar la producció d'ous fins a 38 ous per gallina i potser reduir la ingesta d'aliments fins a un 20 per cent.
L'eficiència energètica és essencial per a l'èxit.
Una gran part de l'ús total d'energia s'utilitza per a la il·luminació agrícola. Els establiments agrícoles estan agrupats en una regió geogràfica estreta, tenen sistemes d'il·luminació comparables, es modifiquen ràpidament i reaccionen bé als incentius. La indústria agrícola a Amèrica del Nord, especialment al mig oest, té un potencial d'estalvi d'energia de 1.000 milions de dòlars (milions de milions) anuals, segons el Consell Americà per a una Economia Eficient Energètica (ACEEE). Dos reactors nuclears s'equiparen a això. El 7 per cent de les despeses a la granja, segons Kate Farley de l'ACEEE, estan associades a l'energia. Amb subvencions, subvencions i altres incentius, canviar d'il·luminació incandescent a LED pot suposar un estalvi d'energia de 2.000 dòlars per graner. Aquestes reduccions augmentarien significativament la rendibilitat de cada graner per als agricultors.
Només penseu en l'estalvi energètic de tot el mercat. Sis dels 10 principals productors d'ous es troben al mig oest, on hi ha més de 2500 fàbriques de ponedores d'ous a tot el país. Cada activitat de capa utilitza 800 llums incandescents de mitjana per instal·lació. Hi hauria un estalvi de 800 llums (9 W - 3 W)/llum 16 hores/dia i 365 dies/any, o 28.032 kWh per operació, si es substituïssin aquests llums per LED. A Iowa, Ohio i Indiana, el 42 per cent de les operacions de la capa, hi ha hagut una reducció de l'ús d'energia de 70 milions (milions) de kWh només en aquests tres estats.
Com que el mercat de pollastre consumeix quatre vegades més energia que el mercat de capes, l'estalvi és molt més notable. La majoria d'ells es troben als estats del sud-est i del centre sud, i molts d'ells encara utilitzen una il·luminació ineficient. Basat en 4 graners/granja, 132 llums/graner, 100W/llum, 18 hores/dia, 52 dies/ramat i 5,5 ramats/any, l'ús d'energia de llum incandescent per a les granges de pollastre és de 271.814 kWh de mitjana per granja i any.
L'estalvi d'energia va ser calculat pel Dr. Joey Bray de la Universitat Steven F. Austin de Nacogdoches, Texas, contrastant la tecnologia LED AgriShift d'Once Innovations amb llums incandescents i HPS actuals en una configuració de producció. Segons la investigació de Bray sobre polls d'engreix, una granja típica de pollastres que utilitzava un sistema incandescent/HPS convencional utilitzava 3837 kWh per ramat anualment. Els LED AgriShift van reduir el consum d'energia a la mateixa granja en més d'un 95 per cent per granja i ramat, fins a només 109 kWh. Aplicar-ho a tot el sector podria comportar un estalvi energètic nacional d'entre 2 i 5 mil milions de kWh, o l'equivalent a la producció total d'una central nuclear. Consulteu "La solució agrícola LED aprofita el disseny de CA autònom" per obtenir més informació sobre Once Innovations i AgriShift.
També cal destacar l'estalvi energètic de les empreses productores de carn de porc. El Midwest té 1,8 milions de preses de llum totals, la majoria de les quals són CFL, i vuit dels 10 principals estats de porcs hi són. El Midwest podria estalviar 540 milions de kWh canviant als llums LED porcs, la qual cosa estalviaria 52,2 milions de kWh (CFL) - 25,2 milions de kWh (SSL)=27M kWh - 20 hores/dia {{ 10}} dies.
Normes i descomptes
Els alts costos inicials han estat una barrera malgrat la millora de l'eficiència, l'eficàcia i la reducció del cost total de propietat dels equips d'il·luminació agrícola basats en LED. Això es deu en part perquè no hi ha cap estàndard de rendiment per al sector de la il·luminació agrícola, cosa que dificulta que els consumidors de productes d'il·luminació agrícola basats en LED es beneficiïn de bonificacions per a productes d'il·luminació incandescent i CFL que estalvien energia utilitzats en entorns residencials i comercials. .
El rendiment d'il·luminació i els criteris relacionats amb les persones en aplicacions residencials i comercials són el focus dels estàndards d'il·luminació actuals. Els productes d'il·luminació comercials tenen la marca DesignLights Consortium (DLC), mentre que els productes d'il·luminació de consum eficients energèticament mostren el logotip d'Energy Star. Malauradament, no hi ha cap estàndard o etiqueta de rendiment que es compari amb els equips d'il·luminació agrícola. A causa d'això, les empreses de serveis públics tenen dificultats per incloure aquests dispositius als seus programes de descomptes, la qual cosa els posa en un clar desavantatge econòmic. Els agricultors encara poden rebre un descompte adaptant productes d'il·luminació comercials i de consum general per als seus graners (que poden requerir tancar-los en accessoris resistents o amb classificació per a llocs humits), però productes d'il·luminació comercials fets específicament per a animals i graners. els entorns normalment no són elegibles.
Un programa que classifica especialment els articles d'il·luminació en termes de rendiment agrícola és el que requereixen els proveïdors i usuaris (com ara els agricultors) de productes d'il·luminació agrícola. Aquest esquema proporcionaria als clients i als proveïdors d'energia el coneixement que necessiten per avaluar les opcions d'il·luminació de la granja alhora que iguala les condicions per a les rebaixes. Es pot incloure com a part d'Energy Star o DLC o fins i tot funcionar per separat. L'estàndard ideal tractaria característiques de rendiment importants, com ara la durabilitat, el rendiment, la fiabilitat i la seguretat, i proporcionaria coherència entre diverses utilitats. Ja s'està desenvolupant un estàndard i nombroses empreses de serveis públics ja han manifestat el seu interès a participar.
impulsant el futur de l'agricultura
La major part de les activitats d'R+D es concentren ara en les indústries porcines i avícoles, però la tecnologia d'Once Innovations, en particular, també es pot utilitzar a les indústries de l'aqüicultura, el bestiar lleter i el cavall. Per exemple, la llum vermella és invisible per als animals com el porc, el bestiar i els cavalls, de manera que a la nit, la llum s'atenua a un espectre vermell per permetre que es faci el manteniment sense molestar el bestiar. Els hospitals humans adopten una estratègia similar, permetent al personal vagar per la nit sense l'ús de llum blanca que reduiria la síntesi de melatonina i alteraria el son dels pacients. (Vegeu "La il·luminació d'estat sòlid treu els tons reals de l'assistència sanitària contemporània" d'aquest número per obtenir informació addicional sobre la il·luminació utilitzada en l'assistència sanitària).
A més, es poden utilitzar espectres a mida per gestionar l'hàbitat de l'estany de peixos i crustacis. La investigació universitària que avalua l'impacte de la il·luminació LED en la producció de crancs està en curs, mentre que els estanys comercials de la Xina i Belize han instal·lat sistemes d'il·luminació AquaShift com a exemple. Hi ha més de 17.000 milions de dòlars en potencial de mercat global per a la il·luminació agrícola d'estat sòlid. Això només augmentarà a mesura que els fabricants de LED descobreixen nous mètodes per utilitzar la llum per millorar el benestar dels animals, augmentar la producció agrícola i reduir els costos energètics.
