LED en la avicultura
En su charla sobre "Cómo hacer felices a los pollitos" en la conferencia Strategies in Light de 2014, el presidente de Once Innovations, Brian Wilcox, exploró pruebas científicas convincentes para afirmar que la iluminación LED ofrece beneficios económicos que van más allá de los costos de energía más bajos para producir resultados favorables, y por lo tanto, aumentaron los ingresos en la gestión y producción avícola. Aquí, echaremos un vistazo más de cerca a la aplicación avícola.
Si bien los LED tienen una ventaja sobre otras opciones de iluminación agrícola en términos de su capacidad para imitar de manera efectiva y correcta la luz solar, su capacidad para producir un espectro ajustable y personalizable puede ser su característica más importante. Las necesidades de espectro de los animales y sus sensibilidades espectrales son diferentes a las de los humanos. Los granjeros pueden crear un entorno de iluminación para sus animales en sus establos que mejore la salud y el bienestar y, por lo tanto, mejore el desarrollo y reduzca los costos de energía y alimentación al optimizar el uso del espectro, la irradiación y la modulación.
La iluminación de los establos avícolas es uno de los usos más prometedores de los LED agrícolas, principalmente debido a las variaciones significativas entre cómo las personas y las aves absorben, perciben y responden a los fotones. Las tecnologías basadas en LED pueden aprovechar estas diferencias para reducir el costo de las luminarias, aumentar la ganancia de peso y el desarrollo musculoesquelético, inducir una madurez más temprana en las gallinas ponedoras destinadas a poner huevos, mejorar la conversión alimenticia, cambiar la producción de melatonina, aumentar la producción y la calidad de los huevos, controlar ciclos reproductivos, y alargar la vida reproductiva.
Los tri-cromantes que son sensibles a las energías del espectro rojo, verde y azul son los humanos. La sensibilidad humana alcanza su punto máximo alrededor de los 550 nanómetros (verde) y disminuye gradualmente a medida que avanza hacia los espectros rojo y azul. Los humanos absorben fotones a través de los fotopigmentos rodopsina (bastones), yodopsina (conos) y melanopsina, que dependen totalmente de la recepción en la retina.
La retina de un ave también puede absorber fotones gracias a la melanopsina, los bastones y los conos. Sin embargo, también captan fotones a través de fotorreceptores activos que se encuentran en la glándula pineal, que está situada en la parte superior del cerebro (recepción pineal). Sorprendentemente, también captan fotones a través de fotorreceptores encefálicos profundos (recepción hipotalámica).
Los quad-chromants son aves de corral domésticas. Las aves desarrollaron una sensibilidad máxima al verde a 550 nm, similar a la de los humanos. Sin embargo, también tienen una mayor sensibilidad a la luz ultravioleta (UV), roja y azul. Se supone que su ascendencia es la causa de esto. Debido a las hojas verdes que cubren las copas de los árboles, las selvas tropicales del sur de Asia tienen un efecto de filtrado de la luz. Con máximos de 450 nm (12 veces la sensibilidad humana) y 640 nm, las aves desarrollaron una mayor sensibilidad al azul y al rojo (4 veces la sensibilidad humana). Pero quizás la distinción más llamativa entre las aves y los humanos es que las aves pueden ver la luz ultravioleta con los ojos (máximo a 385 nm). Las causas de la capacidad de las aves domésticas para detectar la luz ultravioleta se están investigando principalmente. La capacidad de reconocimiento de alimento y bandada son los dos principales sospechosos.
La fisiología de las aves de corral se ve afectada de manera diferente por cada tono. Al fomentar la proliferación de células satélite en el músculo esquelético, la luz verde, por ejemplo, acelera en gran medida la tasa de crecimiento a una edad temprana. La luz azul eleva los niveles de andrógenos en plasma, lo que promueve el desarrollo a una edad más avanzada. La luz azul de baja frecuencia inhibe el movimiento. También reduce la incidencia de canibalismo entre los ancianos (especialmente en pollos de engorde criados para consumo humano). Debido a la estimulación más potente de la liberación de testosterona cuando se usan juntas, la luz verde y azul fomentan la formación de miofibras. En total, se ha demostrado que la luz azul puede aumentar la conversión alimenticia hasta en un 4 por ciento, reducir el costo por libra hasta en un 3 por ciento y aumentar el peso vivo total hasta en un 5 por ciento.
Al comienzo del período de crianza, la luz roja estimula y fomenta la actividad sexual y aumenta las tasas de crecimiento en pollos y pavos. Además, mejora la motilidad, lo que reduce los problemas de las patas al final de la fase de crianza. La luz roja disminuye el consumo de alimento por huevo puesto mientras mantiene el mismo tamaño del huevo, peso de yema y albúmina, peso de la cáscara y grosor. En general, se ha demostrado que la luz roja puede extender el período de máxima producción, mejorar la producción de huevos hasta en 38 huevos por gallina y tal vez reducir la ingesta de alimentos hasta en un 20 %.
La eficiencia energética es esencial para el éxito.
Una gran parte del uso total de energía se utiliza para la iluminación agrícola. Los establecimientos agrícolas están agrupados en una región geográfica estrecha, tienen sistemas de iluminación comparables, se modifican rápidamente y reaccionan bien a los incentivos. La industria agrícola en América del Norte, particularmente en el Medio Oeste, tiene un potencial de ahorro de energía anual de mil millones de dólares, según el Consejo Estadounidense para una Economía de Eficiencia Energética (ACEEE). Dos reactores de energía nuclear se equiparan a eso. El 7 por ciento de los gastos agrícolas, según Kate Farley de la ACEEE, están asociados con la energía. Con subsidios, subvenciones y otros incentivos, cambiar de iluminación incandescente a LED podría resultar en ahorros de energía de $2000 por establo. Estas reducciones aumentarían significativamente la rentabilidad de cada establo para los agricultores.
Solo piense en el ahorro de energía en todo el mercado. Seis de los 10 principales productores de huevos se encuentran en el Medio Oeste, donde hay más de 2500 fábricas de ponedoras de huevos en todo el país. Cada actividad de capa utiliza 800 luces incandescentes en promedio por instalación. Habría un ahorro de 800 luces (9W - 3W)/luz 16 horas/día 365 días/año, o 28,032 kWh por operación, si estas luces fueran reemplazadas por LED. En Iowa, Ohio e Indiana, el 42 por ciento de las operaciones de ponedoras, ha habido una reducción en el uso de energía de 70M (millones) de kWh solo en estos tres estados.
Dado que el mercado de pollos de engorde consume cuatro veces más energía que el mercado de ponedoras, los ahorros son mucho más notables. La mayor parte de ellos se encuentran en los estados del sureste y centro sur, y muchos de ellos todavía usan iluminación ineficiente. Basado en 4 establos/granja, 132 luces/granero, 100 W/luz, 18 horas/día, 52 días/parvada y 5,5 parvadas/año, el uso de energía de luz incandescente para granjas de pollos de engorde tiene un promedio de 271 814 kWh por granja por año.
Los ahorros de energía fueron calculados por el Dr. Joey Bray de la Universidad Steven F. Austin en Nacogdoches, Texas, al comparar la tecnología LED AgriShift de Once Innovations con las luces incandescentes y HPS actuales en una configuración de producción. De acuerdo con la investigación de Bray sobre pollos de engorde, una granja de pollos de engorde típica que usa un sistema incandescente/HPS convencional usa 3837 kWh por parvada anualmente. Los LED AgriShift redujeron el consumo de energía en la misma granja en más del 95 % por granja y cada rebaño, a solo 109 kWh. Aplicar esto en todo el sector podría dar como resultado un ahorro de energía nacional de 2 a 5 mil millones de kWh, o el equivalente a la producción total de una planta de energía nuclear. Consulte "La solución de agricultura LED aprovecha el diseño de CA autónomo" para obtener más información sobre Once Innovations y AgriShift.
Los ahorros de energía para las empresas que producen carne de cerdo son igualmente notables. El Medio Oeste tiene 1,8 millones de enchufes de luz en total, la mayoría de los cuales son CFL, y ocho de los 10 principales estados porcinos están allí. El Medio Oeste podría ahorrar 540 millones de kWh si cambia a luces LED para cerdos, lo que ahorraría 52,2 millones de kWh (CFL) - 25,2 millones de kWh (SSL)=27millones de kWh - 20 horas/día {{ 10 días.
Normas y descuentos
Los altos costos iniciales han sido una barrera a pesar de la mejora en la eficiencia, la eficacia y la reducción del costo total de propiedad de los equipos de iluminación agrícola basados en LED. Esto se debe en parte a que no existen estándares de rendimiento para el sector de la iluminación agrícola, lo que dificulta que los consumidores de productos de iluminación agrícola basados en LED se beneficien de los reembolsos de servicios públicos para productos de iluminación incandescentes y CFL de bajo consumo utilizados en entornos residenciales y comerciales. .
El desempeño y los criterios de iluminación en relación con las personas en aplicaciones residenciales y comerciales son el enfoque de los estándares de iluminación actuales. Los productos de iluminación comercial tienen la marca DesignLights Consortium (DLC), mientras que los productos de iluminación de consumo eficientes en energía muestran el logotipo de Energy Star. Lamentablemente, no existe un estándar o etiqueta de rendimiento que se compare con los equipos de iluminación agrícola. Debido a esto, las empresas de servicios públicos tienen dificultades para incluir estos dispositivos en sus programas de reembolso, lo que los coloca en una clara desventaja económica. Los granjeros aún pueden recibir un reembolso al adaptar los productos de iluminación comerciales y de consumo de uso general para sus establos (lo que puede requerir encerrarlos en accesorios resistentes o clasificados para lugares húmedos), pero los productos de iluminación disponibles en el mercado hechos específicamente para animales y establos los entornos normalmente no son elegibles.
Un programa que clasifique particularmente los artículos de iluminación en términos de rendimiento agrícola es lo que requieren los proveedores y usuarios (como los agricultores) de productos de iluminación agrícola. Tal esquema brindaría a los clientes y proveedores de energía el conocimiento que necesitan para evaluar las opciones de iluminación de la granja al mismo tiempo que nivela el campo de juego para los reembolsos. Puede estar incluido como parte de Energy Star o DLC o incluso operar por separado. El estándar ideal manejaría importantes características de rendimiento, incluida la durabilidad, el rendimiento, la confiabilidad y la seguridad, y proporcionaría consistencia en varias utilidades. Ya se está desarrollando un estándar y numerosas empresas de servicios públicos ya han mostrado interés en participar.
impulsando el futuro de la agricultura
La mayor parte de las actividades de I+D ahora se concentran en las industrias porcina y avícola, pero la tecnología de Once Innovations en particular también se puede utilizar en las industrias de la acuicultura, el ganado lechero y los caballos. Por ejemplo, la luz roja es invisible para animales como cerdos, vacas y caballos, por lo tanto, por la noche, la luz se atenúa a un espectro rojo para permitir que se realice el mantenimiento sin molestar al ganado. Los hospitales humanos adoptan una estrategia similar, permitiendo que el personal deambule por la noche sin el uso de luz blanca que reduciría la síntesis de melatonina e interrumpiría el sueño de los pacientes. (Consulte "La iluminación de estado sólido resalta los tonos reales de la atención médica contemporánea" de este número para obtener información adicional sobre la iluminación utilizada en la atención médica).
Además, se pueden utilizar espectros personalizados para gestionar el hábitat del estanque para peces y crustáceos. Se están realizando investigaciones universitarias que evalúan el impacto de la iluminación LED en la producción de cangrejos, mientras que los estanques comerciales en China y Belice han instalado sistemas de iluminación AquaShift como ejemplo. Existen más de $17 mil millones en potencial de mercado global para la iluminación agrícola de estado sólido. Eso solo aumentará a medida que los fabricantes de LED descubran nuevos métodos para usar la luz para mejorar el bienestar animal, aumentar la producción agrícola y reducir los costos de energía.
