LEDs mewn ffermio dofednod
Yn ei sgwrs ar "Sut i wneud cywion yn hapus" yng nghynhadledd Strategies in Light 2014, archwiliodd llywydd Once Innovations, Brian Wilcox, dystiolaeth wyddonol gymhellol ar gyfer yr honiad bod goleuadau LED yn cynnig buddion economaidd sy'n mynd y tu hwnt i gostau ynni is i gynhyrchu canlyniadau ffafriol mewn gwirionedd - a felly mwy o refeniw — mewn rheoli a chynhyrchu dofednod. Yma, byddwn yn edrych yn agosach ar y cais dofednod.
Er bod gan LEDs fantais dros ddewisiadau goleuadau amaethyddol eraill o ran eu gallu i ddynwared heulwen yn effeithiol ac yn gywir, efallai mai eu gallu i gynhyrchu sbectrwm addasadwy y gellir ei addasu yw eu nodwedd fwyaf. Mae anghenion sbectrwm anifeiliaid a'u sensitifrwydd sbectrol yn wahanol i fodau dynol'. Gall ffermwyr greu amgylchedd goleuo ar gyfer eu hanifeiliaid yn eu hysguboriau sy'n gwella iechyd a lles, a thrwy hynny wella datblygiad tra'n lleihau costau ynni a phorthiant, trwy wneud y defnydd gorau o sbectrwm, arbelydru a modiwleiddio.
Mae goleuo ysguboriau dofednod yn un o'r defnyddiau mwyaf addawol ar gyfer LEDau amaethyddol, yn bennaf oherwydd yr amrywiadau sylweddol rhwng sut mae pobl ac adar yn amsugno, yn canfod ac yn ymateb i ffotonau. Gall technolegau sy'n seiliedig ar LED fanteisio ar y gwahaniaethau hyn i leihau cost luminaires, cynyddu cynnydd pwysau a datblygiad cyhyrysgerbydol, achosi aeddfedrwydd cynharach mewn ieir haen y bwriedir iddynt ddodwy wyau, gwella trosi porthiant, newid cynhyrchiad melatonin, cynyddu allbwn wyau ac ansawdd, rheolaeth cylchoedd atgenhedlu, ac ymestyn yr oes atgenhedlu.
Mae tri-chromants sy'n sensitif i egni'r sbectrwm coch, gwyrdd a glas yn bobl. Mae sensitifrwydd dynol ar ei uchaf tua 550 nanometr (gwyrdd), ac mae'n dirywio'n raddol wrth iddo symud tuag at y sbectrwm coch a glas. Mae bodau dynol yn amsugno ffotonau trwy'r ffoto-bigmentau rhodopsin (gwialenni), iodopsin (conau), a melanopsin, sy'n dibynnu'n llwyr ar dderbyniad y retina.
Gall retina aderyn hefyd amsugno ffotonau diolch i melanopsin, gwiail a chonau. Fodd bynnag, maent hefyd yn cymryd ffotonau trwy ffotodderbynyddion gweithredol a geir yn y chwarren pineal, sydd wedi'i leoli ar ben yr ymennydd (derbyniad pineal). Yn rhyfeddol, maen nhw hefyd yn cymryd ffotonau trwy ffotodderbynyddion enseffalaidd dwfn (derbyniad hypothalamig).
Dofednod domestig yw cwad-cromantau. Datblygodd ffowls sensitifrwydd brig i wyrdd ar 550 nm, yn debyg i fodau dynol. Fodd bynnag, maent hefyd wedi cynyddu sensitifrwydd i olau uwchfioled (UV), coch a glas. Tybir mai eu hachau hwy yw yr achos o hyn. Oherwydd y dail gwyrdd sy'n gorchuddio'r canopïau coed, mae coedwigoedd glaw trofannol De Asia yn cael effaith hidlo ar y golau. Gydag uchafsymiau ar 450 nm (sensitifrwydd dynol 12 gwaith) a 640 nm, datblygodd adar felly mwy o sensitifrwydd i las a choch (sensitifrwydd dynol 4x). Ond efallai mai'r gwahaniaeth mwyaf trawiadol rhwng adar a bodau dynol yw bod adar yn gallu gweld golau UV gyda'u llygaid (uchafbwynt ar 385 nm). Mae achosion gallu adar domestig i synhwyro golau UV yn cael eu hymchwilio'n bennaf. Gallu adnabod bwyd a diadell yw'r ddau brif ddrwgdybiedig.
Mae ffisioleg dofednod yn cael ei effeithio'n wahanol gan bob lliw. Trwy annog toreth o gelloedd lloeren yn y cyhyr ysgerbydol, mae golau gwyrdd, er enghraifft, yn cyflymu cyfradd twf yn fawr yn ifanc. Mae golau glas yn codi lefelau androgen plasma, sy'n hyrwyddo datblygiad yn ddiweddarach. Mae golau glas amledd isel yn atal symudiad. Mae hefyd yn lleihau nifer yr achosion o ganibaliaeth ymhlith yr henoed (yn enwedig mewn ieir brwyliaid a godir i'w bwyta gan bobl). Oherwydd ysgogiad mwy grymus rhyddhau testosteron pan gaiff ei ddefnyddio gyda'i gilydd, mae golau gwyrdd a glas yn annog ffurfio myofibers. Cyfanswm, dangoswyd y gall golau glas gynyddu trosi porthiant hyd at 4 y cant , cost is y bunt hyd at 3 y cant , a chynyddu pwysau byw cyffredinol hyd at 5 y cant .
Ar ddechrau'r cyfnod codi, mae golau coch yn ysgogi ac yn annog gweithgaredd rhywiol yn ogystal â chodi cyfraddau twf mewn ieir a thyrcwn. Yn ogystal, mae'n gwella symudedd, sy'n lleihau problemau coesau ar ddiwedd y cyfnod magu. Mae golau coch yn lleihau'r defnydd o borthiant fesul wy sy'n cael ei osod tra'n cynnal yr un maint wy, pwysau melynwy ac albwmin, pwysau cregyn, a thrwch. Yn gyffredinol, dangoswyd y gallai golau coch ymestyn y cyfnod cynhyrchu brig, gwella cynhyrchiant wyau hyd at 38 wy fesul iâr, ac efallai leihau cymeriant bwyd hyd at 20 y cant.
Mae effeithlonrwydd ynni yn hanfodol ar gyfer llwyddiant.
Defnyddir cyfran fawr o gyfanswm y defnydd o ynni ar gyfer goleuadau amaethyddol. Mae sefydliadau amaethyddiaeth wedi'u clystyru mewn rhanbarth daearyddol cul, mae ganddynt systemau goleuo tebyg, yn cael eu haddasu'n gyflym, ac yn ymateb yn dda i gymhellion. Mae gan y diwydiant amaeth yng Ngogledd America, yn enwedig yn y Canolbarth, botensial arbed ynni blynyddol o $1 biliwn (biliwn), yn ôl Cyngor America ar gyfer Economi Ynni Effeithlon (ACEEE). Mae dau adweithydd ynni niwclear yn cyfateb i hynny. Mae 7 y cant o wariant ar y fferm, yn ôl Kate Farley o'r ACEEE, yn gysylltiedig ag ynni. Gyda chymorthdaliadau, grantiau, a chymhellion eraill, gallai newid o gwynias i oleuadau LED arwain at arbedion ynni o $2000 yr ysgubor. Byddai'r gostyngiadau hyn yn cynyddu proffidioldeb pob ysgubor i ffermwyr yn sylweddol.
Meddyliwch am yr arbedion ynni yn y farchnad gyfan. Mae chwech o'r 10 cynhyrchydd wyau gorau wedi'u lleoli yn y Canolbarth, lle mae mwy na 2500 o ffatrïoedd haenau wyau ledled y wlad. Mae pob gweithgaredd haen yn defnyddio 800 o oleuadau gwynias ar gyfartaledd fesul cyfleuster. Byddai arbediad o 800 o oleuadau (9W - 3W)/golau 16 awr/diwrnod 365 diwrnod/blwyddyn, neu 28,032 kWh fesul gweithrediad, pe bai LEDs yn cael eu disodli gan y goleuadau hyn. Yn Iowa, Ohio, ac Indiana, 42 y cant o'r gweithrediadau haen, bu gostyngiad yn y defnydd o ynni o 70M (miliwn) kWh yn y tair talaith hyn yn unig.
Gan fod y farchnad brwyliaid yn defnyddio pedair gwaith cymaint o ynni â'r farchnad haenau, mae'r arbedion yn llawer mwy amlwg. Mae'r mwyafrif ohonynt i'w cael yn nhaleithiau De-ddwyrain a De Canolog, ac mae llawer ohonynt yn dal i ddefnyddio goleuadau aneffeithlon. Yn seiliedig ar 4 ysgubor/fferm, 132 o oleuadau/ysguboriau, 100W/golau, 18 awr/dydd, 52 diwrnod/praidd, a 5.5 diadell y flwyddyn, mae defnydd ynni golau gwynias ar ffermydd brwyliaid ar gyfartaledd yn 271,814 kWh fesul fferm y flwyddyn.
Cyfrifwyd yr arbedion ynni gan Dr. Joey Bray o Brifysgol Steven F. Austin yn Nacogdoches, Texas trwy gyferbynnu technoleg AgriShift LED o Once Innovations â goleuadau gwynias a HPS cyfredol mewn gosodiad cynhyrchu. Yn ôl ymchwil Bray ar frwyliaid, roedd fferm brwyliaid nodweddiadol yn defnyddio system gwynias/HPS confensiynol yn defnyddio 3837 kWh y ddiadell bob blwyddyn. Gostyngodd AgriShift LEDs y defnydd o ynni ar yr un fferm fwy na 95 y cant fesul fferm bob diadell, i ddim ond 109 kWh. Gallai cymhwyso hyn ar draws y sector cyfan arwain at arbedion ynni cenedlaethol o 2 i 5 biliwn kWh, neu gyfwerth ag allbwn llawn un orsaf ynni niwclear. Gweler "Datrysiad amaethyddiaeth LED trosoledd dylunio AC ymreolaethol" am ragor o wybodaeth am Once Innovations ac AgriShift.
Mae'r arbedion ynni i fusnesau sy'n cynhyrchu porc yr un mor nodedig. Mae gan y Midwest gyfanswm o 1.8 miliwn o socedi golau, y mwyafrif ohonynt yn CFL, ac mae wyth o'r 10 talaith moch gorau yno. Gallai'r Canolbarth arbed 540M kWh trwy newid i oleuadau moch LED, a fyddai'n arbed 52.2M kWh (CFL) - 25.2M kWh (SSL)=27M kWh - 20 awr/dydd {{ 10}} diwrnod.
Arferion a gostyngiadau
Mae costau ymlaen llaw uchel wedi bod yn rhwystr er gwaethaf y gwell effeithlonrwydd, effeithiolrwydd, a chyfanswm cost is o berchenogaeth offer goleuadau amaethyddol LED. Mae hyn yn rhannol oherwydd nad oes unrhyw safonau perfformiad ar gyfer y sector goleuadau amaethyddol, sy'n ei gwneud hi'n anodd i ddefnyddwyr cynhyrchion goleuadau amaethyddol LED elwa ar ad-daliadau cyfleustodau ar gyfer cynhyrchion goleuadau gwynias a CFL sy'n arbed ynni a ddefnyddir mewn lleoliadau preswyl a masnachol. .
Mae perfformiad goleuadau a meini prawf fel y maent yn ymwneud â phobl mewn cymwysiadau preswyl a masnachol yn ffocws i safonau goleuo cyfredol. Mae gan nwyddau goleuadau masnachol farc Consortiwm DesignLights (DLC), tra bod cynhyrchion goleuadau defnyddwyr ynni-effeithlon yn arddangos logo Energy Star. Yn anffodus, nid oes safon perfformiad na label sy'n cymharu ar gyfer offer goleuo amaethyddol. Oherwydd hyn, mae cyfleustodau'n ei chael hi'n anodd cynnwys y dyfeisiau hyn yn eu rhaglenni ad-daliad, sy'n eu rhoi dan anfantais economaidd amlwg. Gall ffermwyr dderbyn ad-daliad o hyd trwy ôl-ffitio cynhyrchion goleuadau defnyddwyr a masnachol cyffredinol ar gyfer eu hysguboriau (a all fod angen eu hamgáu mewn gosodiadau garw neu â sgôr lleoliad gwlyb), ond cynhyrchion goleuo oddi ar y silff wedi'u gwneud yn benodol ar gyfer anifeiliaid ac ysgubor. nid yw amgylcheddau fel arfer yn gymwys.
Rhaglen sy'n gosod eitemau goleuo yn arbennig o ran perfformiad amaethyddol yw'r hyn y mae cyflenwyr a defnyddwyr (fel ffermwyr) cynhyrchion goleuo amaethyddol ei angen. Byddai cynllun o'r fath yn rhoi'r wybodaeth sydd ei hangen ar gwsmeriaid a darparwyr pŵer i werthuso'r opsiynau o ran goleuadau fferm tra'n sicrhau bod yr ad-daliadau'n cael eu gwneud yn gyfartal. Gellir ei gynnwys fel rhan o Energy Star neu DLC neu hyd yn oed gweithredu ar wahân. Byddai'r safon ddelfrydol yn ymdrin â nodweddion perfformiad pwysig gan gynnwys gwydnwch, perfformiad, dibynadwyedd, a diogelwch ac yn darparu cysondeb ar draws amrywiol gyfleustodau. Mae safon eisoes yn cael ei datblygu, ac mae nifer o gyfleustodau eisoes wedi dangos diddordeb mewn cymryd rhan.
gyrru dyfodol amaethyddiaeth
Mae mwyafrif y gweithgareddau ymchwil a datblygu bellach yn canolbwyntio ar y diwydiannau moch a dofednod, ond gellir defnyddio technoleg Once Innovations yn arbennig hefyd yn y diwydiannau dyframaethu, gwartheg godro a cheffylau. Er enghraifft, mae golau coch yn anweledig i anifeiliaid fel moch, gwartheg a cheffylau, felly gyda'r nos, mae'r golau'n cael ei bylu i sbectrwm coch i ganiatáu cynnal a chadw heb amharu ar y da byw. Mae ysbytai dynol yn mabwysiadu strategaeth debyg, gan ganiatáu i bersonél grwydro o gwmpas yn y nos heb ddefnyddio golau gwyn a fyddai'n lleihau synthesis melatonin ac yn amharu ar gwsg i gleifion. (Gweler "Mae goleuadau cyflwr solet yn dod â gwir arlliwiau gofal iechyd cyfoes allan" o'r rhifyn hwn am wybodaeth ychwanegol am oleuadau a ddefnyddir mewn gofal iechyd.)
Yn ogystal, gellir defnyddio sbectra wedi'i deilwra i reoli cynefin y pwll ar gyfer pysgod a chramenogion. Mae ymchwil prifysgol sy'n gwerthuso effaith goleuo LED ar gynhyrchu cranc ar y gweill, tra bod pyllau masnachol yn Tsieina a Belize wedi gosod systemau goleuo AquaShift fel enghraifft. Mae dros $17 biliwn mewn potensial marchnad fyd-eang yn bodoli ar gyfer goleuadau amaethyddol cyflwr solet. Bydd hynny ond yn codi wrth i weithgynhyrchwyr LED ddarganfod dulliau newydd o ddefnyddio golau i wella lles anifeiliaid, hybu allbwn amaethyddol, a lleihau costau ynni.
