LED dalam penternakan ayam
Dalam ceramahnya tentang "Cara membuat anak ayam gembira" pada persidangan Strategi dalam Cahaya 2014, presiden Once Innovations Brian Wilcox meneroka bukti saintifik yang menarik untuk dakwaan bahawa pencahayaan LED menawarkan faedah ekonomi yang melangkaui kos tenaga yang lebih rendah untuk benar-benar menghasilkan hasil yang menggalakkan — dan dengan itu meningkatkan hasil - dalam pengurusan dan pengeluaran ayam itik. Di sini, kita akan melihat lebih dekat pada aplikasi ayam itik.
Walaupun LED mempunyai kelebihan berbanding pilihan lampu pertanian lain dari segi kapasitinya untuk meniru cahaya matahari dengan berkesan dan betul, keupayaannya untuk menghasilkan spektrum boleh laras yang boleh disesuaikan mungkin merupakan ciri terbaiknya. Keperluan spektrum haiwan dan sensitiviti spektrumnya berbeza daripada manusia. Petani boleh mewujudkan persekitaran pencahayaan untuk haiwan mereka di dalam kandang mereka yang meningkatkan kesihatan dan kebajikan, seterusnya meningkatkan pembangunan sambil mengurangkan kos tenaga dan makanan, dengan mengoptimumkan penggunaan spektrum, sinaran dan modulasi.
Pencahayaan kandang ayam adalah salah satu kegunaan yang paling menjanjikan untuk LED pertanian, kebanyakannya disebabkan oleh variasi ketara antara cara manusia dan burung menyerap, melihat dan bertindak balas terhadap foton. Teknologi berasaskan LED boleh mengambil kesempatan daripada perbezaan ini untuk mengurangkan kos luminair, meningkatkan pertambahan berat badan dan perkembangan muskuloskeletal, mendorong kematangan awal dalam ayam lapisan yang bertujuan untuk bertelur, meningkatkan penukaran makanan, mengubah pengeluaran melatonin, meningkatkan pengeluaran dan kualiti telur, mengawal kitaran pembiakan, dan memanjangkan hayat pembiakan.
Tri-kroman yang sensitif kepada tenaga spektrum merah, hijau dan biru adalah manusia. Kepekaan manusia memuncak sekitar 550 nanometer (hijau), dan ia beransur-ansur menurun apabila ia bergerak ke arah spektrum merah dan biru. Manusia menyerap foton melalui foto-pigmen rhodopsin (batang), iodopsin (kon), dan melanopsin, yang bergantung sepenuhnya pada penerimaan retina.
Retina burung juga boleh menyerap foton terima kasih kepada melanopsin, rod dan kon. Walau bagaimanapun, mereka juga mengambil foton melalui fotoreseptor aktif yang terdapat dalam kelenjar pineal, yang terletak di atas otak (penerimaan pineal). Hebatnya, mereka juga mengambil foton melalui fotoreseptor ensefalik dalam (penerimaan hipotalamus).
Quad-chromant ialah ayam ternakan. Ayam mengembangkan sensitiviti puncak kepada hijau pada 550 nm, sama seperti manusia. Walau bagaimanapun, mereka juga telah meningkatkan kepekaan terhadap cahaya ultraviolet (UV), merah dan biru. Keturunan mereka diandaikan menjadi punca perkara ini. Kerana daun hijau menutupi kanopi pokok, hutan hujan tropika Asia Selatan mempunyai kesan penapisan pada cahaya. Dengan maksimum pada 450 nm (12 kali ganda kepekaan manusia) dan 640 nm, ayam dengan itu berevolusi peningkatan sensitiviti kepada biru dan merah (4x sensitiviti manusia). Tetapi mungkin perbezaan yang paling ketara antara burung dan manusia ialah burung boleh melihat cahaya UV dengan mata mereka (puncak pada 385 nm). Punca-punca keupayaan burung dalam negeri untuk merasakan cahaya UV kebanyakannya sedang dikaji. Keupayaan pengecaman makanan dan kawanan adalah dua suspek utama.
Fisiologi ayam dipengaruhi secara berbeza oleh setiap warna. Dengan menggalakkan percambahan sel satelit dalam otot rangka, lampu hijau, misalnya, sangat mempercepatkan kadar pertumbuhan pada usia muda. Cahaya biru meningkatkan paras androgen plasma, yang menggalakkan perkembangan pada usia yang lebih tua. Cahaya biru frekuensi rendah menghalang pergerakan. Ia juga mengurangkan kejadian kanibalisme di kalangan warga emas (terutamanya pada ayam pedaging yang diternak untuk dimakan manusia). Oleh kerana rangsangan pelepasan testosteron yang lebih kuat apabila digunakan bersama, cahaya hijau dan biru menggalakkan pembentukan myofibers. Secara keseluruhan, telah ditunjukkan bahawa cahaya biru boleh meningkatkan penukaran suapan sehingga 4 peratus , menurunkan kos setiap paun sehingga 3 peratus dan meningkatkan berat hidup keseluruhan sehingga 5 peratus .
Pada permulaan tempoh menternak, lampu merah merangsang dan menggalakkan aktiviti seksual serta meningkatkan kadar pertumbuhan ayam dan ayam belanda. Selain itu, ia meningkatkan motilitas, yang mengurangkan masalah kaki pada akhir fasa pembesaran. Lampu merah mengurangkan penggunaan makanan setiap telur yang diletakkan sambil mengekalkan saiz telur, berat kuning dan albumin, berat kulit dan ketebalan telur yang sama. Secara keseluruhan, telah ditunjukkan bahawa lampu merah boleh memanjangkan tempoh pengeluaran puncak, meningkatkan pengeluaran telur sehingga 38 telur setiap ayam, dan mungkin mengurangkan pengambilan makanan sehingga 20 peratus .
Kecekapan tenaga adalah penting untuk kejayaan.
Sebahagian besar daripada jumlah penggunaan tenaga digunakan untuk pencahayaan pertanian. Pertubuhan pertanian berkelompok di kawasan geografi yang sempit, mempunyai sistem pencahayaan yang setanding, diubah suai dengan cepat, dan bertindak balas dengan baik terhadap insentif. Industri pertanian di Amerika Utara, khususnya di Midwest, mempunyai potensi penjimatan tenaga tahunan sebanyak $1 bilion (bilion), menurut Majlis Amerika untuk Ekonomi Cekap Tenaga (ACEEE). Dua reaktor kuasa nuklear disamakan dengan itu. 7 peratus daripada perbelanjaan di ladang, menurut Kate Farley dari ACEEE, dikaitkan dengan tenaga. Dengan subsidi, geran dan insentif lain, beralih daripada lampu pijar kepada lampu LED mungkin menghasilkan penjimatan tenaga sebanyak $2000 setiap bangsal. Pengurangan ini akan meningkatkan keuntungan setiap kandang untuk petani dengan ketara.
Fikirkan sahaja penjimatan tenaga di seluruh pasaran. Enam daripada 10 pengeluar telur teratas terletak di Midwest, di mana terdapat lebih daripada 2500 kilang lapisan telur di seluruh negara. Setiap aktiviti lapisan menggunakan 800 lampu pijar secara purata bagi setiap kemudahan. Terdapat penjimatan sebanyak 800 lampu (9W - 3W)/cahaya 16 jam/hari 365 hari/tahun, atau 28,032 kWj setiap operasi, jika lampu ini digantikan dengan LED. Di Iowa, Ohio dan Indiana, 42 peratus daripada operasi lapisan, terdapat pengurangan dalam penggunaan tenaga sebanyak 70M (juta) kWj hanya dalam tiga negeri ini.
Memandangkan pasaran ayam pedaging menggunakan tenaga empat kali ganda berbanding pasaran lapis, penjimatan lebih ketara. Sebahagian besar daripada mereka ditemui di negeri Tenggara dan Selatan Tengah, dan kebanyakannya masih menggunakan pencahayaan yang tidak cekap. Berdasarkan 4 kandang/ladang, 132 lampu/kandang, 100W/cahaya, 18 jam/hari, 52 hari/ternakan, dan 5.5 kandang/tahun, penggunaan tenaga cahaya pijar untuk ladang ayam pedaging adalah purata 271,814 kWj setiap ladang setahun.
Penjimatan tenaga telah dikira oleh Dr. Joey Bray dari Steven F. Austin University di Nacogdoches, Texas dengan membezakan teknologi LED AgriShift daripada Once Innovations dengan lampu pijar semasa dan HPS dalam persediaan pengeluaran. Menurut penyelidikan Bray tentang ayam pedaging, ladang ayam pedaging biasa yang menggunakan sistem pijar/HPS konvensional menggunakan 3837 kWj setiap ternakan setiap tahun. LED AgriShift mengurangkan penggunaan tenaga di ladang yang sama sebanyak lebih daripada 95 peratus bagi setiap ladang setiap kumpulan, kepada hanya 109 kWj. Penggunaan ini merentasi seluruh sektor mungkin menghasilkan penjimatan tenaga negara sebanyak 2 hingga 5 bilion kWj, atau bersamaan dengan keluaran penuh satu loji kuasa nuklear. Lihat "Penyelesaian pertanian LED memanfaatkan reka bentuk AC autonomi" untuk mendapatkan maklumat lanjut tentang Once Innovations dan AgriShift.
Penjimatan tenaga untuk perniagaan yang mengeluarkan daging babi adalah perlu diberi perhatian. Midwest mempunyai 1.8 juta jumlah soket cahaya, majoritinya adalah CFL, dan lapan daripada 10 negeri babi teratas ada di sana. Midwest boleh menjimatkan 540M kWj dengan menukar kepada lampu babi LED, yang akan menjimatkan 52.2M kWj (CFL) - 25.2M kWj (SSL)=27M kWj - 20 jam/hari {{ 10}} hari.
Norma dan diskaun
Kos pendahuluan yang tinggi telah menjadi penghalang walaupun terdapat peningkatan kecekapan, keberkesanan dan pengurangan jumlah kos pemilikan peralatan pencahayaan pertanian berasaskan LED. Ini sebahagiannya kerana tiada sebarang piawaian prestasi untuk sektor pencahayaan pertanian, yang menyukarkan pengguna produk pencahayaan pertanian berasaskan LED untuk mendapat manfaat daripada rebat utiliti untuk produk lampu pijar dan CFL penjimatan tenaga yang digunakan dalam tetapan kediaman dan komersial. .
Prestasi dan kriteria pencahayaan yang berkaitan dengan orang dalam aplikasi kediaman dan komersial adalah tumpuan piawaian pencahayaan semasa. Barangan lampu komersial mempunyai tanda DesignLights Consortium (DLC), manakala produk pencahayaan pengguna yang cekap tenaga memaparkan logo Energy Star. Malangnya, tiada standard prestasi atau label yang membandingkan untuk peralatan pencahayaan pertanian. Disebabkan ini, utiliti mendapati sukar untuk memasukkan peranti ini dalam program rebat mereka, yang meletakkan mereka pada kelemahan ekonomi yang jelas. Petani masih boleh menerima rebat dengan mengubah suai produk pencahayaan pengguna dan komersial untuk kandang mereka (yang mungkin memerlukan meletakkannya dalam lekapan yang lasak atau berkadar lokasi basah), tetapi produk lampu luar yang dibuat khusus untuk haiwan dan kandang. persekitaran biasanya tidak layak.
Satu program yang secara khususnya menyenaraikan item pencahayaan dari segi prestasi pertanian adalah perkara yang diperlukan oleh pembekal dan pengguna (seperti petani) produk lampu pertanian. Skim sedemikian akan memberikan pelanggan dan pembekal kuasa pengetahuan yang mereka perlukan untuk menilai pilihan pencahayaan ladang sambil meratakan padang permainan untuk rebat. Ia mungkin disertakan sebagai sebahagian daripada Energy Star atau DLC atau bahkan beroperasi secara berasingan. Piawaian yang ideal akan mengendalikan ciri prestasi penting termasuk ketahanan, prestasi, kebolehpercayaan dan keselamatan serta memberikan konsistensi merentas pelbagai utiliti. Satu piawaian sedang dibangunkan, dan banyak utiliti telah menunjukkan minat untuk mengambil bahagian.
memacu masa depan pertanian
Sebahagian besar aktiviti R&D kini tertumpu kepada industri babi dan ayam itik, tetapi teknologi Once Innovations khususnya boleh juga digunakan dalam industri akuakultur, lembu tenusu dan kuda. Sebagai contoh, lampu merah tidak dapat dilihat oleh haiwan seperti babi, lembu dan kuda, oleh itu pada waktu malam, cahaya dimalapkan kepada spektrum merah untuk membolehkan penyelenggaraan dilakukan tanpa mengganggu ternakan. Hospital manusia menggunakan strategi yang sama, membenarkan kakitangan berkeliaran pada waktu malam tanpa menggunakan cahaya putih yang akan mengurangkan sintesis melatonin dan mengganggu tidur untuk pesakit. (Lihat "Pencahayaan keadaan pepejal menonjolkan rona sebenar penjagaan kesihatan kontemporari" daripada isu ini untuk mendapatkan maklumat tambahan tentang pencahayaan yang digunakan dalam penjagaan kesihatan.)
Selain itu, spektrum yang disesuaikan boleh digunakan untuk menguruskan habitat kolam untuk ikan dan krustasea. Penyelidikan universiti yang menilai kesan pencahayaan LED terhadap pengeluaran ketam sedang dijalankan, manakala kolam komersial di China dan Belize telah memasang sistem pencahayaan AquaShift sebagai contoh. Lebih $17 bilion potensi pasaran global wujud untuk pencahayaan pertanian keadaan pepejal. Itu hanya akan meningkat apabila pengeluar LED menemui kaedah baharu untuk menggunakan cahaya untuk meningkatkan kesejahteraan haiwan, meningkatkan pengeluaran pertanian dan mengurangkan kos tenaga.
