LED dalam peternakan unggas
Dalam ceramahnya tentang "Bagaimana membuat anak ayam bahagia" di konferensi Strategi dalam Cahaya 2014, presiden Once Innovations Brian Wilcox mengeksplorasi bukti ilmiah yang meyakinkan untuk klaim bahwa pencahayaan LED menawarkan manfaat ekonomi yang melampaui biaya energi yang lebih rendah untuk benar-benar menghasilkan hasil yang menguntungkan — dan sehingga meningkatkan pendapatan — dalam pengelolaan dan produksi unggas. Di sini, kita akan melihat lebih dekat pada aplikasi unggas.
Meskipun LED memiliki keunggulan dibandingkan pilihan pencahayaan pertanian lainnya dalam hal kapasitasnya untuk meniru sinar matahari secara efektif dan benar, kemampuannya untuk menghasilkan spektrum yang dapat disesuaikan dan dapat disesuaikan mungkin merupakan fitur terbesarnya. Kebutuhan spektrum hewan dan sensitivitas spektralnya berbeda dengan manusia. Peternak dapat menciptakan lingkungan pencahayaan untuk hewan mereka di kandang mereka yang meningkatkan kesehatan dan kesejahteraan, sehingga meningkatkan pembangunan sekaligus mengurangi biaya energi dan pakan, dengan mengoptimalkan penggunaan spektrum, radiasi, dan modulasi.
Penerangan kandang unggas adalah salah satu penggunaan LED pertanian yang paling menjanjikan, sebagian besar karena variasi yang signifikan antara cara manusia dan burung menyerap, memahami, dan merespons foton. Teknologi berbasis LED dapat memanfaatkan perbedaan-perbedaan ini untuk mengurangi biaya luminer, meningkatkan pertambahan berat badan dan perkembangan muskuloskeletal, mendorong kedewasaan lebih awal pada ayam petelur yang dimaksudkan untuk bertelur, meningkatkan konversi pakan, mengubah produksi melatonin, meningkatkan produksi dan kualitas telur, kontrol siklus reproduksi, dan memperpanjang usia reproduksi.
Tri-kromat yang peka terhadap energi spektrum merah, hijau, dan biru adalah manusia. Sensitivitas manusia memuncak sekitar 550 nanometer (hijau), dan secara bertahap menurun saat bergerak menuju spektrum merah dan biru. Manusia menyerap foton melalui foto-pigmen rhodopsin (batang), iodopsin (kerucut), dan melanopsin, yang sepenuhnya bergantung pada penerimaan retina.
Retina burung juga dapat menyerap foton berkat melanopsin, batang, dan kerucut. Namun, mereka juga mengambil foton melalui fotoreseptor aktif yang ditemukan di kelenjar pineal, yang terletak di atas otak (penerimaan pineal). Hebatnya, mereka juga mengambil foton melalui fotoreseptor ensefalik dalam (penerimaan hipotalamus).
Quad-chromants adalah unggas domestik. Unggas mengembangkan sensitivitas puncak menjadi hijau pada 550 nm, mirip dengan manusia. Namun, mereka juga memiliki kepekaan yang meningkat terhadap sinar ultraviolet (UV), merah, dan biru. Nenek moyang mereka dianggap sebagai penyebab hal ini. Karena daun hijau yang menutupi tajuk pohon, hutan hujan tropis Asia Selatan memiliki efek menyaring cahaya. Dengan maksimum pada 450 nm (12 kali sensitivitas manusia) dan 640 nm, unggas dengan demikian mengembangkan sensitivitas yang meningkat terhadap biru dan merah (sensitivitas manusia 4x). Namun mungkin perbedaan yang paling mencolok antara burung dan manusia adalah bahwa burung dapat melihat sinar UV dengan matanya (puncaknya pada 385 nm). Penyebab kemampuan burung piaraan untuk merasakan sinar UV sebagian besar sedang diteliti. Kemampuan pengenalan makanan dan kawanan adalah dua tersangka utama.
Fisiologi unggas dipengaruhi secara berbeda oleh setiap rona. Dengan mendorong proliferasi sel satelit di otot rangka, lampu hijau, misalnya, sangat mempercepat laju pertumbuhan di usia muda. Cahaya biru meningkatkan kadar androgen plasma, yang mendorong perkembangan pada usia lanjut. Cahaya biru frekuensi rendah menghambat gerakan. Ini juga menurunkan kejadian kanibalisme di kalangan orang tua (terutama pada ayam broiler yang dipelihara untuk konsumsi manusia). Karena stimulasi pelepasan testosteron yang lebih kuat saat digunakan bersama, cahaya hijau dan biru mendorong pembentukan myofibers. Secara total, telah ditunjukkan bahwa cahaya biru dapat meningkatkan konversi pakan hingga 4 persen , menurunkan biaya per pon hingga 3 persen , dan meningkatkan bobot hidup keseluruhan hingga 5 persen .
Pada awal masa pemeliharaan, lampu merah merangsang dan mendorong aktivitas seksual serta meningkatkan tingkat pertumbuhan pada ayam dan kalkun. Selain itu, ini meningkatkan motilitas, yang mengurangi masalah kaki pada akhir fase pemeliharaan. Lampu merah mengurangi konsumsi pakan per telur yang diletakkan sambil mempertahankan ukuran telur, berat kuning telur dan albumin, berat cangkang, dan ketebalan yang sama. Secara keseluruhan, telah ditunjukkan bahwa lampu merah dapat memperpanjang masa produksi puncak, meningkatkan produksi telur hingga 38 telur per ayam, dan mungkin mengurangi asupan makanan hingga 20 persen .
Efisiensi energi sangat penting untuk kesuksesan.
Sebagian besar penggunaan energi total digunakan untuk penerangan pertanian. Perusahaan pertanian dikelompokkan dalam wilayah geografis yang sempit, memiliki sistem penerangan yang sebanding, cepat dimodifikasi, dan bereaksi dengan baik terhadap insentif. Industri pertanian di Amerika Utara, khususnya di Midwest, memiliki potensi penghematan energi tahunan sebesar $1 miliar (miliar), menurut American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE). Dua reaktor tenaga nuklir disamakan dengan itu. 7 persen pengeluaran on-farm, menurut Kate Farley dari ACEEE, berkaitan dengan energi. Dengan subsidi, hibah, dan insentif lainnya, beralih dari lampu pijar ke lampu LED dapat menghasilkan penghematan energi sebesar $2000 per gudang. Pengurangan ini akan secara signifikan meningkatkan profitabilitas setiap lumbung bagi petani.
Pikirkan saja penghematan energi di seluruh pasar. Enam dari 10 produsen telur teratas terletak di Midwest, di mana terdapat lebih dari 2500 pabrik petelur di seluruh negeri. Setiap aktivitas lapisan menggunakan rata-rata 800 lampu pijar per fasilitas. Akan ada penghematan sebesar 800 lampu (9W - 3W)/cahaya 16 jam/hari 365 hari/tahun, atau 28.032 kWh per pengoperasian, jika lampu ini diganti dengan LED. Di Iowa, Ohio, dan Indiana, 42 persen dari operasi lapisan, telah terjadi pengurangan penggunaan energi sebesar 70M (juta) kWh hanya di tiga negara bagian ini.
Karena pasar ayam pedaging mengkonsumsi energi empat kali lebih banyak daripada pasar ayam petelur, penghematannya jauh lebih nyata. Sebagian besar dari mereka ditemukan di negara bagian Tenggara dan Tengah Selatan, dan banyak dari mereka masih menggunakan pencahayaan yang tidak efisien. Berdasarkan 4 lumbung/farm, 132 lampu/gudang, 100W/cahaya, 18 jam/hari, 52 hari/flock, dan 5,5 flok/tahun, penggunaan energi lampu pijar untuk peternakan broiler rata-rata 271.814 kWh per peternakan per tahun.
Penghematan energi dihitung oleh Dr. Joey Bray dari Universitas Steven F. Austin di Nacogdoches, Texas dengan membandingkan teknologi LED AgriShift dari Once Innovations dengan lampu pijar dan lampu HPS saat ini dalam pengaturan produksi. Menurut penelitian Bray pada ayam pedaging, peternakan ayam pedaging yang menggunakan sistem pijar/HPS konvensional menggunakan 3837 kWh per kawanan setiap tahunnya. LED AgriShift mengurangi konsumsi energi di peternakan yang sama hingga lebih dari 95 persen per peternakan setiap kawanan, menjadi hanya 109 kWh. Menerapkan ini di seluruh sektor dapat menghasilkan penghematan energi nasional sebesar 2 hingga 5 miliar kWh, atau setara dengan output penuh satu pembangkit listrik tenaga nuklir. Lihat "Solusi pertanian LED memanfaatkan desain AC otonom" untuk informasi lebih lanjut tentang Once Innovations dan AgriShift.
Penghematan energi untuk bisnis yang memproduksi daging babi juga patut diperhatikan. Midwest memiliki total 1,8 juta soket lampu, yang sebagian besar adalah CFL, dan delapan dari 10 negara bagian babi teratas ada di sana. Midwest dapat menghemat 540M kWh dengan beralih ke lampu babi LED, yang akan menghemat 52,2M kWh (CFL) - 25.2M kWh (SSL)=27M kWh - 20 jam/hari {{ 10 hari.
Norma dan diskon
Biaya awal yang tinggi telah menjadi penghalang meskipun ada peningkatan efisiensi, kemanjuran, dan pengurangan total biaya kepemilikan peralatan penerangan pertanian berbasis LED. Hal ini sebagian karena tidak adanya standar kinerja untuk sektor penerangan pertanian, yang mempersulit konsumen produk penerangan pertanian berbasis LED untuk mendapatkan keuntungan dari rabat utilitas untuk produk lampu pijar dan CFL hemat energi yang digunakan dalam pengaturan perumahan dan komersial. .
Performa dan kriteria pencahayaan yang berkaitan dengan orang-orang dalam aplikasi perumahan dan komersial adalah fokus dari standar pencahayaan saat ini. Barang penerangan komersial memiliki tanda DesignLights Consortium (DLC), sedangkan produk penerangan konsumen hemat energi menampilkan logo Energy Star. Sayangnya, tidak ada standar kinerja atau label yang sebanding dengan peralatan penerangan pertanian. Karena itu, utilitas merasa sulit untuk memasukkan perangkat ini ke dalam program rabat mereka, yang menempatkan mereka pada kerugian ekonomi yang jelas. Petani masih dapat menerima potongan harga dengan memasang kembali produk penerangan konsumen dan komersial tujuan umum untuk lumbung mereka (yang mungkin mengharuskan untuk melampirkannya dalam perlengkapan yang kasar atau dengan lokasi basah), tetapi produk penerangan di luar rak dibuat khusus untuk hewan dan lumbung lingkungan biasanya tidak memenuhi syarat.
Sebuah program yang secara khusus memeringkat item penerangan dalam hal kinerja pertanian adalah apa yang dibutuhkan oleh pemasok dan pengguna (seperti petani) produk penerangan pertanian. Skema seperti itu akan memberi pelanggan dan penyedia listrik pengetahuan yang mereka butuhkan untuk mengevaluasi opsi pencahayaan pertanian sambil menyamakan kedudukan untuk potongan harga. Ini dapat dimasukkan sebagai bagian dari Energy Star atau DLC atau bahkan beroperasi secara terpisah. Standar ideal akan menangani karakteristik kinerja yang penting termasuk daya tahan, kinerja, ketergantungan, dan keamanan serta memberikan konsistensi di berbagai utilitas. Standar sedang dikembangkan, dan banyak utilitas telah menunjukkan minat untuk berpartisipasi.
mendorong masa depan pertanian
Sebagian besar kegiatan R&D sekarang terkonsentrasi pada industri babi dan unggas, tetapi teknologi Once Innovations secara khusus juga dapat digunakan dalam industri akuakultur, sapi perah, dan kuda. Misalnya, lampu merah tidak terlihat oleh hewan seperti babi, sapi, dan kuda, sehingga pada malam hari lampu diredupkan ke spektrum merah agar pemeliharaan dapat dilakukan tanpa mengganggu ternak. Rumah sakit manusia mengadopsi strategi serupa, memungkinkan personel berkeliaran di malam hari tanpa menggunakan cahaya putih yang akan mengurangi sintesis melatonin dan mengganggu tidur pasien. (Lihat "Pencahayaan solid-state menonjolkan rona nyata perawatan kesehatan kontemporer" dari edisi ini untuk informasi tambahan tentang pencahayaan yang digunakan dalam perawatan kesehatan.)
Selain itu, spektrum yang disesuaikan dapat digunakan untuk mengelola habitat tambak untuk ikan dan krustasea. Penelitian universitas mengevaluasi dampak pencahayaan LED pada produksi kepiting sedang berlangsung, sementara tambak komersial di China dan Belize telah memasang sistem pencahayaan AquaShift sebagai contoh. Potensi pasar global senilai lebih dari $17 miliar ada untuk pencahayaan pertanian solid-state. Itu hanya akan meningkat karena produsen LED menemukan metode baru untuk menggunakan cahaya guna meningkatkan kesejahteraan hewan, meningkatkan hasil pertanian, dan menurunkan biaya energi.
