Kümes hayvancılığında LED'ler
Once Innovations başkanı Brian Wilcox, 2014 Strategies in Light konferansında "Civcivleri nasıl mutlu edebilirim" konulu konuşmasında, LED aydınlatmanın daha düşük enerji maliyetlerinin ötesine geçen ekonomik faydalar sağladığı ve gerçekten olumlu sonuçlar verdiği iddiasıyla ilgili ikna edici bilimsel kanıtları araştırdı - ve böylece kümes hayvanları yönetimi ve üretiminde gelir artışı. Burada kümes hayvanları uygulamasına daha yakından bakacağız.
LED'ler, güneş ışığını etkili ve doğru bir şekilde taklit etme kapasiteleri açısından diğer tarımsal aydınlatma seçeneklerine göre bir avantaja sahipken, özelleştirilebilir, ayarlanabilir bir spektrum üretme yetenekleri en büyük özellikleri olabilir. Hayvanların spektrum ihtiyaçları ve spektral duyarlılıkları insanlardan farklıdır. Çiftçiler, spektrum, ışınım ve modülasyon kullanımını optimize ederek ahırlarında hayvanları için sağlığı ve refahı iyileştiren, dolayısıyla kalkınmayı iyileştirirken enerji ve yem maliyetlerini azaltan bir aydınlatma ortamı yaratabilir.
Kanatlı ahırlarının aydınlatılması, çoğunlukla insanların ve kuşların fotonları soğurma, algılama ve tepki verme biçimleri arasındaki önemli farklılıklar nedeniyle, tarımsal LED'lerin en umut verici kullanımlarından biridir. LED tabanlı teknolojiler, aydınlatma armatürlerinin maliyetini azaltmak, kilo alımını ve kas-iskelet gelişimini artırmak, yumurtlaması amaçlanan yumurtacı tavuklarda daha erken olgunlaşma sağlamak, yem dönüşümünü artırmak, melatonin üretimini değiştirmek, yumurta verimini ve kalitesini artırmak, kontrol etmek için bu farklılıklardan yararlanabilir. üreme döngüleri ve üreme ömrünü uzatır.
Kırmızı, yeşil ve mavi spektrum enerjilerine duyarlı olan üç kromantlar insandır. İnsan hassasiyeti 550 nanometre (yeşil) civarında zirve yapar ve kırmızı ve mavi spektrumlara doğru ilerledikçe yavaş yavaş azalır. İnsanlar fotonları, tamamen retina alımına bağımlı olan rodopsin (çubuklar), iyodopsin (koniler) ve melanopsin foto pigmentleri aracılığıyla emer.
Bir kuşun retinası, melanopsin, çubuklar ve koniler sayesinde fotonları da emebilir. Bununla birlikte, beynin üst kısmında yer alan epifiz bezinde bulunan aktif fotoreseptörler aracılığıyla da fotonları alırlar (epifiz alımı). Şaşırtıcı bir şekilde, derin ensefalik fotoreseptörler (hipotalamik alım) yoluyla fotonları da alırlar.
Dört kromantlar evcil kümes hayvanlarıdır. Fowl, insanlara benzer şekilde 550 nm'de yeşile karşı en yüksek duyarlılığı geliştirdi. Bununla birlikte, ultraviyole (UV), kırmızı ve mavi ışığa karşı artan hassasiyetleri de vardır. Soylarının buna sebep olduğu varsayılmaktadır. Güney Asya'nın tropik yağmur ormanları, ağaç tepelerini kaplayan yeşil yapraklar nedeniyle ışığı filtre eder. 450 nm'de (insan hassasiyetinin 12 katı) ve 640 nm'de maksimuma sahip olan kümes hayvanı, böylece mavi ve kırmızıya (4x insan hassasiyeti) karşı artan hassasiyet geliştirdi. Ama belki de kuşlar ve insanlar arasındaki en çarpıcı fark, kuşların UV ışığını gözleriyle görebilmeleridir (385 nm'de tepe noktası). Evcil kuşların UV ışığını algılama yeteneğinin nedenleri çoğunlukla araştırılmaktadır. Gıda ve sürü tanıma yeteneği iki ana şüphelidir.
Kümes hayvanlarının fizyolojisi her renk tonundan farklı şekilde etkilenir. Örneğin, yeşil ışık, iskelet kasındaki uydu hücrelerinin çoğalmasını teşvik ederek, genç yaştaki büyüme hızını büyük ölçüde hızlandırır. Mavi ışık, daha sonraki bir yaşta gelişimi destekleyen plazma androjen seviyelerini yükseltir. Düşük frekanslı mavi ışık hareketi engeller. Ayrıca yaşlılarda (özellikle insan tüketimi için yetiştirilen etlik piliçlerde) yamyamlık görülme sıklığını azaltır. Birlikte kullanıldığında testosteron salınımının daha güçlü uyarılması nedeniyle, yeşil ve mavi ışık miyofiber oluşumunu teşvik eder. Toplamda, mavi ışığın yem dönüşümünü yüzde 4'e kadar artırabileceği, pound başına maliyeti yüzde 3'e kadar düşürebileceği ve toplam canlı ağırlığı yüzde 5'e kadar artırabileceği gösterilmiştir.
Yetiştirme döneminin başında kırmızı ışık, tavuk ve hindilerde cinsel aktiviteyi uyarıp teşvik ettiği gibi büyüme oranlarını da yükseltir. Ek olarak, yetiştirme aşamasının sonunda bacak problemlerini azaltan hareketliliği geliştirir. Kırmızı ışık, aynı yumurta boyutunu, yumurta sarısı ve albümin ağırlıklarını, kabuk ağırlığını ve kalınlığını korurken yumurtlanan yumurta başına yem tüketimini azaltır. Genel olarak, kırmızı ışığın en yüksek üretim dönemini uzatabileceği, yumurta üretimini tavuk başına 38 yumurtaya kadar artırabileceği ve belki de gıda alımını yüzde 20'ye kadar azaltabileceği gösterilmiştir.
Başarı için enerji verimliliği şarttır.
Toplam enerji kullanımının büyük bir kısmı tarımsal aydınlatma için kullanılmaktadır. Tarım işletmeleri dar bir coğrafi bölgede kümelenmiştir, benzer aydınlatma sistemlerine sahiptir, hızlı bir şekilde değiştirilir ve teşviklere iyi tepki verir. Amerikan Enerji Verimli Ekonomi Konseyi'ne (ACEEE) göre, Kuzey Amerika'daki, özellikle Orta Batı'daki tarım endüstrisinin yıllık 1 milyar dolarlık (milyar) enerji tasarrufu potansiyeli var. İki nükleer güç reaktörü buna eşittir. ACEEE'den Kate Farley'e göre çiftlik içi harcamaların yüzde 7'si enerji ile ilişkilidir. Sübvansiyonlar, hibeler ve diğer teşviklerle, akkor ampulden LED aydınlatmaya geçiş, ahır başına 2000 $ enerji tasarrufu sağlayabilir. Bu indirimler, çiftçiler için her ahırın karlılığını önemli ölçüde artıracaktır.
Tüm pazardaki enerji tasarrufunu bir düşünün. İlk 10 yumurta üreticisinden altısı, ülke çapında 2500'den fazla yumurtlama fabrikasının bulunduğu Orta Batı'da bulunmaktadır. Her katman etkinliği, tesis başına ortalama 800 akkor ışık kullanır. Bu ışıklar LED'lerle değiştirilseydi, 800 ışık (9W - 3W)/ışık 16 saat/gün 365 gün/yıl veya çalışma başına 28.032 kWh tasarruf olurdu. Katman operasyonlarının yüzde 42'si olan Iowa, Ohio ve Indiana'da, sadece bu üç eyalette enerji kullanımında 70 milyon (milyon) kWh'lik bir azalma oldu.
Etlik piliç pazarı, yumurtacı pazarına göre dört kat daha fazla enerji tükettiği için tasarruf çok daha belirgindir. Bunların çoğu Güneydoğu ve Orta Güney eyaletlerinde bulunur ve birçoğu hala yetersiz aydınlatma kullanır. 4 ahır/çiftlik, 132 ışık/ahır, 100W/ışık, 18 saat/gün, 52 gün/sürü ve 5,5 sürü/yıl esas alındığında, piliç çiftlikleri için akkor ışık enerjisi kullanımı çiftlik başına yılda ortalama 271.814 kWh'dir.
Enerji tasarrufu, Nacogdoches, Teksas'taki Steven F. Austin Üniversitesi'nden Dr. Joey Bray tarafından Once Innovations'ın AgriShift LED teknolojisi ile bir üretim kurulumundaki mevcut akkor ve HPS lambaları karşılaştırılarak hesaplanmıştır. Bray'in piliçler üzerine yaptığı araştırmaya göre, geleneksel bir akkor ampul/HPS sistemi kullanan tipik bir piliç çiftliği, sürü başına yılda 3837 kWh enerji tüketmiştir. AgriShift LED'ler, aynı çiftlikte enerji tüketimini çiftlik başına yüzde 95'ten fazla azaltarak yalnızca 109 kWh'ye düşürdü. Bunu tüm sektöre uygulamak, 2 ila 5 milyar kWh veya bir nükleer santralin tam üretimine eşdeğer ulusal enerji tasarrufu ile sonuçlanabilir. Once Innovations ve AgriShift hakkında daha fazla bilgi için "LED tarım çözümü otonom AC tasarımından yararlanır" bölümüne bakın.
Domuz eti üreten işletmeler için enerji tasarrufu da dikkate değerdir. Midwest, çoğunluğu CFL olan toplam 1,8 milyon ışık soketine sahiptir ve ilk 10 domuz eyaletinden sekizi oradadır. Midwest, LED domuz lambalarına geçerek 540 milyon kWh tasarruf sağlayabilir, bu da günde 52,2 milyon kWh (CFL) - 25,2 milyon kWh (SSL)=27M kWh - 20 saat {{ 10 gün.
Normlar ve indirimler
LED tabanlı tarımsal aydınlatma ekipmanlarının geliştirilmiş verimliliğine, etkinliğine ve azaltılmış toplam sahip olma maliyetine rağmen, yüksek peşin maliyetler bir engel olmuştur. Bunun nedeni kısmen, tarımsal aydınlatma sektörü için herhangi bir performans standardının bulunmamasıdır, bu da LED bazlı tarımsal aydınlatma ürünleri tüketicilerinin konut ve ticari ortamlarda kullanılan enerji tasarruflu akkor ampul ve CFL aydınlatma ürünleri için kamu hizmeti indirimlerinden yararlanmalarını zorlaştırmaktadır. .
Konut ve ticari uygulamalardaki insanlarla ilgili aydınlatma performansı ve kriterleri, mevcut aydınlatma standartlarının odak noktasıdır. Ticari aydınlatma ürünlerinde DesignLights Consortium (DLC) işareti bulunurken, enerji tasarruflu tüketici aydınlatma ürünlerinde Energy Star logosu bulunur. Ne yazık ki, tarımsal aydınlatma ekipmanlarını karşılaştıran bir performans standardı veya etiketi yoktur. Bu nedenle kamu hizmetleri, bu cihazları indirim programlarına dahil etmekte zorlanmakta ve bu da onları açık bir ekonomik dezavantaja sokmaktadır. Çiftçiler, ambarları için genel amaçlı tüketici ve ticari aydınlatma ürünlerini güçlendirerek (bu, bunların sağlam veya ıslak konum dereceli armatürlerle çevrelenmesini gerektirebilir), ancak hayvanlar ve ahır için özel olarak üretilmiş hazır aydınlatma ürünleri ile yine de bir indirim alabilir. ortamlar genellikle uygun değildir.
Aydınlatma ürünlerini tarımsal performans açısından özellikle sıralayan bir program, tarımsal aydınlatma ürünleri tedarikçilerinin ve kullanıcılarının (çiftçiler gibi) ihtiyaç duyduğu şeydir. Böyle bir plan, müşterilere ve güç sağlayıcılara, indirimler için oyun alanını eşitlerken çiftlik aydınlatma seçeneklerini değerlendirmek için ihtiyaç duydukları bilgileri sağlayacaktır. Energy Star veya DLC'nin bir parçası olarak dahil edilebilir ve hatta ayrı olarak çalışabilir. İdeal standart, dayanıklılık, performans, güvenilirlik ve güvenlik gibi önemli performans özelliklerini ele alır ve çeşitli araçlar arasında tutarlılık sağlar. Halihazırda bir standart geliştirilmektedir ve çok sayıda kamu hizmeti şirketi şimdiden katılmakla ilgilendiğini belirtmiştir.
tarımın geleceğini yönlendirmek
Ar-Ge faaliyetlerinin büyük kısmı artık domuz ve kümes hayvanları endüstrilerinde yoğunlaşmıştır, ancak Once Innovations'ın teknolojisi özellikle su ürünleri yetiştiriciliği, süt sığırı ve at endüstrilerinde de kullanılabilir. Örneğin, kırmızı ışık domuz, sığır ve at gibi hayvanlar tarafından görülmez, bu nedenle geceleri, çiftlik hayvanlarını rahatsız etmeden bakımın yapılmasına izin vermek için ışık kırmızı bir spektruma kısılır. İnsan hastaneleri de benzer bir strateji benimsiyor ve personelin geceleri melatonin sentezini azaltacak ve hastaların uykusunu bozacak beyaz ışık kullanmadan dolaşmasına izin veriyor. (Sağlık hizmetlerinde kullanılan aydınlatma hakkında ek bilgi için bu sayıdaki "Katı hal aydınlatma, çağdaş sağlık hizmetlerinin gerçek tonlarını ortaya çıkarır" bölümüne bakın.)
Ek olarak, balıklar ve kabuklular için havuz habitatını yönetmek için özel spektrumlar kullanılabilir. LED aydınlatmanın yengeç üretimi üzerindeki etkisini değerlendiren üniversite araştırmaları devam ederken, Çin ve Belize'deki ticari havuzlarda örnek olarak AquaShift aydınlatma sistemleri kuruldu. Katı hal tarımsal aydınlatma için 17 milyar doların üzerinde küresel pazar potansiyeli mevcuttur. LED üreticileri, hayvan refahını iyileştirmek, tarımsal üretimi artırmak ve enerji maliyetlerini düşürmek için ışığı kullanmanın yeni yöntemlerini keşfettikçe artacaktır.
