נוריות בגידול עופות
בהרצאתו על "איך לעשות אפרוחים מאושרים" בכנס אסטרטגיות באור 2014, נשיא Once Innovations, בריאן וילקוקס, חקר ראיות מדעיות משכנעות לטענה שתאורת LED מציעה יתרונות כלכליים החורגים מעבר לעלויות אנרגיה נמוכות יותר כדי לייצר תוצאות חיוביות בפועל - וכן כך הגדילו את ההכנסות - בניהול ולייצור עופות. כאן, נסקור מקרוב את יישום העופות.
בעוד שללדים יש יתרון על פני אפשרויות תאורה חקלאיות אחרות מבחינת היכולת שלהם לחקות בצורה יעילה ונכונה שמש, היכולת שלהם לייצר ספקטרום מתכוונן להתאמה אישית עשויה להיות התכונה הגדולה ביותר שלהם. צרכי הספקטרום של בעלי חיים והרגישות הספקטרלית שלהם שונים משל בני האדם. חקלאים עשויים ליצור סביבת תאורה עבור בעלי החיים שלהם ברפתות שלהם המשפרת את הבריאות והרווחה, ומכאן לשפר את הפיתוח תוך הפחתת עלויות האנרגיה וההזנה, על ידי אופטימיזציה של השימוש בספקטרום, קרינה ומודולציה.
תאורה של רפתות עופות היא אחד השימושים המבטיחים ביותר עבור נוריות לד חקלאיות, בעיקר בגלל השונות המשמעותיות בין האופן שבו אנשים וציפורים סופגים, תופסים ומגיבים לפוטונים. טכנולוגיות מבוססות LED יכולות לנצל את ההבדלים הללו כדי להפחית את עלות גופי התאורה, להגביר את העלייה במשקל והתפתחות השרירים והשלד, לגרום לבשלות מוקדמת יותר אצל תרנגולות השכבה המיועדות להטיל ביצים, לשפר את המרת הזנה, לשנות את ייצור המלטונין, להגדיל את תפוקת הביצים ואיכותן, בקרה מחזורי הרבייה, ומאריכים את חיי הרבייה.
תלת-כרומנטים הרגישים לאנרגיות הספקטרום האדום, הירוק והכחול הם בני אדם. רגישות האדם מגיעה לשיא סביב 550 ננומטר (ירוק), והיא יורדת בהדרגה ככל שהיא נעה לעבר הספקטרום האדום והכחול. בני אדם סופגים פוטונים באמצעות פיגמנט הצילום רודופסין (מוטות), יודפסין (קונוסים) ומלנופסין, אשר תלויים באופן מלא בקליטת הרשתית.
הרשתית של ציפור יכולה גם לספוג פוטונים הודות למלנופסין, מוטות וחרוטים. עם זאת, הם גם קולטים פוטונים דרך קולטנים פעילים המצויים בבלוטת האצטרובל, הממוקמת על גבי המוח (קליטה אצטרובל). למרבה הפלא, הם גם קולטים פוטונים דרך קולטנים אנצפליים עמוקים (קליטה היפותלמית).
Quad-chromants הם עופות ביתיים. עוף פיתח רגישות שיא לירוק ב-550 ננומטר, בדומה לבני אדם. עם זאת, יש להם גם רגישות מוגברת לאור אולטרה סגול (UV), אדום וכחול. ההנחה היא שמוצאם הוא הגורם לכך. בגלל העלים הירוקים המכסים את חופות העצים, ליערות הגשם הטרופיים של דרום אסיה יש השפעה מסננת על האור. עם מקסימום של 450 ננומטר (פי 12 רגישות אנושית) ו-640 ננומטר, עופות פיתחו בכך רגישות מוגברת לכחול ואדום (פי 4 רגישות אנושית). אבל אולי ההבחנה הבולטת ביותר בין ציפורים לבני אדם היא שציפורים יכולות לראות אור UV בעיניים (שיא ב-385 ננומטר). הגורמים ליכולת של ציפורים ביתיות לחוש אור UV נחקרים בעיקר. יכולת זיהוי מזון וצאן הם שני החשודים העיקריים.
הפיזיולוגיה של העופות מושפעת באופן שונה מכל גוון. על ידי עידוד התפשטות של תאי לוויין בשריר השלד, אור ירוק, למשל, מאיץ מאוד את קצב הגדילה בגיל צעיר. אור כחול מעלה את רמות האנדרוגן בפלזמה, מה שמקדם התפתחות בגיל מאוחר יותר. אור כחול בתדר נמוך מעכב תנועה. זה גם מוריד את שכיחות הקניבליזם בקרב קשישים (במיוחד בתרנגולות פטם שגודלו למאכל אדם). בשל גירוי חזק יותר של שחרור טסטוסטרון בשימוש יחד, אור ירוק וכחול מעודדים את היווצרותם של מיאופיבים. בסך הכל, הוכח שאור כחול עשוי להגדיל את המרת ההזנה בעד 4 אחוזים, להוריד את העלות לקילוגרם בעד 3 אחוזים ולהגדיל את המשקל החי הכולל עד 5 אחוזים.
בתחילת תקופת הגידול אור אדום ממריץ ומעודד פעילות מינית וכן מעלה את קצב הגדילה בתרנגולות ובתרנגולי הודו. בנוסף, הוא משפר את התנועתיות, מה שמפחית בעיות ברגליים בסיום שלב הגידול. אור אדום מקטין את צריכת המזון לכל ביצה שהוטלה תוך שמירה על אותו גודל ביצה, משקל חלמון ואלבומין, משקל קליפה ועובי. בסך הכל, הוכח שאור אדום עשוי להאריך את תקופת שיא הייצור, לשפר את ייצור הביצים בעד 38 ביצים לתרנגולת, ואולי להפחית את צריכת המזון בעד 20 אחוז.
יעילות אנרגטית חיונית להצלחה.
חלק גדול מצריכת האנרגיה הכוללת משמש לתאורה חקלאית. מפעלי החקלאות מקובצים באזור גיאוגרפי צר, יש להם מערכות תאורה דומות, משתנים במהירות ומגיבים היטב לתמריצים. לתעשיית החקלאות בצפון אמריקה, במיוחד במערב התיכון, יש פוטנציאל חיסכון באנרגיה של מיליארד דולר (מיליארד) שנתי, על פי המועצה האמריקאית לכלכלה יעילה באנרגיה (ACEEE). שני כורי כוח גרעיניים משווים לזה. 7 אחוזים מההוצאות בחווה, לפי קייט פארלי מ-ACEEE, קשורות לאנרגיה. עם סובסידיות, מענקים ותמריצים אחרים, מעבר מתאורת ליבון לתאורת LED עשוי להביא לחיסכון באנרגיה של 2000$ לכל אסם. הפחתות אלו יגדילו משמעותית את הרווחיות של כל רפת עבור החקלאים.
רק תחשוב על החיסכון באנרגיה בשוק כולו. שישה מתוך 10 יצרני הביצים המובילים נמצאים במערב התיכון, שם יש יותר מ-2500 מפעלי שכבות ביצים ברחבי הארץ. כל פעילות שכבה משתמשת ב-800 נורות ליבון בממוצע לכל מתקן. יהיה חיסכון של 800 נורות (9W - 3W)/אור 16 שעות/יום 365 ימים/שנה, או 28,032 קילוואט-שעה לכל פעולה, אם האורות הללו יוחלפו בנורות LED. באיווה, אוהיו ואינדיאנה, 42 אחוז מפעולות השכבות, חלה הפחתה בצריכת האנרגיה של 70M (מיליון) קילוואט רק בשלוש המדינות הללו.
מכיוון ששוק הפטם צורך פי ארבעה אנרגיה משוק השכבות, החיסכון בולט הרבה יותר. רובם נמצאים במדינות דרום מזרח ודרום המרכז, ורבים מהם עדיין משתמשים בתאורה לא יעילה. בהתבסס על 4 רפתות/חווה, 132 נורות/אסם, 100W/אור, 18 שעות/יום, 52 ימים/להקה, ו-5.5 להקות לשנה, השימוש באנרגיית אור ליבון לחוות פטם עומד בממוצע על 271,814 קוט"ש לחווה לשנה.
החיסכון באנרגיה חושב על ידי ד"ר ג'ואי בריי מאוניברסיטת סטיבן פ. אוסטין בנאקוגדוקס, טקסס על ידי ניגוד טכנולוגיית ה-AgriShift LED מבית Once Innovations עם נורות ליבון ו-HPS נוכחיות במערך ייצור. על פי המחקר של בריי על פטמות, חוות פטיות טיפוסית המשתמשת במערכת ליבון/HPS קונבנציונלית השתמשה ב-3837 קילוואט-שעה לכל להקה בשנה. נורות LED של AgriShift הפחיתו את צריכת האנרגיה באותה חווה בלמעלה מ-95 אחוזים לכל עדר, ל-109 קילוואט בלבד. יישום זה על פני כל המגזר עשוי להביא לחיסכון ארצי באנרגיה של 2 עד 5 מיליארד קילוואט-שעה, או שווה ערך לתפוקה מלאה של תחנת כוח גרעינית אחת. ראה "פתרון לחקלאות LED ממנף עיצוב AC אוטונומי" למידע נוסף על Once Innovations ו-AgriShift.
החיסכון באנרגיה עבור עסקים המייצרים בשר חזיר ראוי לציון. למערב התיכון יש בסך הכל 1.8 מיליון שקעי אור, רובם CFL, ושמונה מתוך 10 מדינות החזירים המובילות נמצאות שם. המערב התיכון יכול לחסוך 540MkWh על ידי מעבר לאורות LED חזירים, אשר יחסוך 52.2M KWh (CFL) - 25.2M KWh (SSL)=27M KWh - 20 שעות/יום {{ 10 ימים.
נורמות והנחות
עלויות גבוהות מראש היו מחסום למרות היעילות המשופרת, היעילות והעלות הכוללת המופחתת של בעלות על ציוד תאורה חקלאי מבוסס LED. הסיבה לכך היא חלקית כי אין תקני ביצועים למגזר התאורה החקלאית, מה שמקשה על צרכני מוצרי תאורה חקלאית מבוססי LED ליהנות מהנחות שירות עבור מוצרי ליבון ותאורת CFL חסכוניים באנרגיה המשמשים במקומות מגורים ומסחריים. .
ביצועי תאורה וקריטריונים ביחס לאנשים ביישומי מגורים ומסחר הם המוקד של תקני התאורה הנוכחיים. למוצרי תאורה מסחרית יש את התווית DesignLights Consortium (DLC), בעוד שמוצרי תאורה חסכוניים באנרגיה מציגים את הלוגו של Energy Star. למרבה הצער, אין תקן ביצועים או תווית המשווה לציוד תאורה חקלאי. בשל כך, חברות עזר מתקשות לכלול את המכשירים הללו בתוכניות ההנחה שלהם, מה שמציב אותם בעמדת נחיתות כלכלית ברורה. חקלאים עדיין יכולים לקבל הנחה על ידי התאמה לאחור של מוצרי תאורה לצרכן ומסחרי לרפתות שלהם (מה שעשוי לדרוש סגירתם בגופים מחוספסים או בדירוג מיקום רטוב), אך מוצרי תאורה מהמדף המיוצרים במיוחד עבור בעלי חיים ואסם. סביבות בדרך כלל אינן מתאימות.
תוכנית המדרגת במיוחד פריטי תאורה מבחינת ביצועים חקלאיים היא מה שדורשים ספקים ומשתמשים (כגון חקלאים) של מוצרי תאורה חקלאיים. תוכנית כזו תספק ללקוחות ולספקי חשמל את הידע שהם צריכים כדי להעריך אפשרויות תאורת חווה תוך יישור מגרש ההנחות. זה עשוי להיכלל כחלק מ-Energy Star או DLC או אפילו לפעול בנפרד. התקן האידיאלי יטפל במאפייני ביצועים חשובים כולל עמידות, ביצועים, אמינות ובטיחות ויספק עקביות בין כלי עזר שונים. תקן כבר נמצא בפיתוח, ושירותים רבים כבר הצביעו על עניין בהשתתפות.
מניע את עתידה של החקלאות
עיקר פעילויות המו"פ מתרכזות כעת בתעשיית החזירים והעופות, אך הטכנולוגיה של Once Innovations בפרט עשויה לשמש גם בתעשיות חקלאות ימית, בקר לחלב וסוסים. לדוגמה, אור אדום אינו נראה לבעלי חיים כמו חזירים, בקר וסוסים, ולכן בלילה, האור מעומעם לספקטרום אדום כדי לאפשר תחזוקה להתבצע מבלי להרגיז את בעלי החיים. בתי חולים אנושיים מאמצים אסטרטגיה דומה, המאפשרת לצוות להסתובב בלילה ללא שימוש באור לבן שיפחית את סינתזת המלטונין וישבש את השינה של החולים. (ראה "תאורה במצב מוצק מביאה את הגוונים האמיתיים של שירותי בריאות עכשוויים" מתוך גיליון זה למידע נוסף על תאורה המשמשת בתחום הבריאות.)
בנוסף, ניתן להשתמש בספקטרים מותאמים לניהול בית הגידול של הבריכה עבור דגים וסרטנים. מחקר אוניברסיטאי שמעריך את ההשפעה של תאורת LED על ייצור סרטנים מתבצע, בעוד בריכות מסחריות בסין ובבליז התקינו מערכות תאורה AquaShift כדוגמה. למעלה מ-17 מיליארד דולר בפוטנציאל שוק עולמי קיים עבור תאורה חקלאית במצב מוצק. זה יגדל רק כאשר יצרני LED יגלו שיטות חדשות להשתמש באור כדי לשפר את רווחת בעלי החיים, להגביר את התפוקה החקלאית ולהפחית את עלויות האנרגיה.
