LED en aviculture
Dans son discours sur "Comment rendre les poussins heureux" lors de la conférence Strategies in Light de 2014, le président de Once Innovations, Brian Wilcox, a exploré des preuves scientifiques convaincantes de l'affirmation selon laquelle l'éclairage LED offre des avantages économiques qui vont au-delà de la baisse des coûts énergétiques pour produire des résultats favorables - et donc augmentation des revenus — dans la gestion et la production de volailles. Ici, nous allons examiner de plus près l'application volaille.
Alors que les LED ont un avantage sur les autres choix d'éclairage agricole en termes de capacité à imiter efficacement et correctement la lumière du soleil, leur capacité à produire un spectre personnalisable et ajustable peut être leur plus grande caractéristique. Les besoins en spectre des animaux et leurs sensibilités spectrales sont différents de ceux des humains. Les agriculteurs peuvent créer un environnement d'éclairage pour leurs animaux dans leurs étables qui améliore la santé et le bien-être, améliorant ainsi le développement tout en réduisant les coûts d'énergie et d'alimentation, en optimisant l'utilisation du spectre, de l'irradiance et de la modulation.
L'éclairage des poulaillers est l'une des utilisations les plus prometteuses des LED agricoles, principalement en raison des variations importantes entre la façon dont les humains et les oiseaux absorbent, perçoivent et réagissent aux photons. Les technologies à base de LED peuvent tirer parti de ces différences pour réduire le coût des luminaires, augmenter le gain de poids et le développement musculo-squelettique, induire une maturité plus précoce chez les poules pondeuses destinées à pondre des œufs, améliorer la conversion alimentaire, modifier la production de mélatonine, augmenter la production et la qualité des œufs, contrôler cycles de reproduction et allonger la durée de vie reproductive.
Les trichromants sensibles aux énergies du spectre rouge, vert et bleu sont les humains. La sensibilité humaine culmine autour de 550 nanomètres (vert) et elle diminue progressivement à mesure qu'elle se déplace vers les spectres rouge et bleu. Les humains absorbent les photons via les photo-pigments rhodopsine (bâtonnets), iodopsine (cônes) et mélanopsine, qui dépendent entièrement de la réception rétinienne.
La rétine d'un oiseau peut également absorber des photons grâce à la mélanopsine, des bâtonnets et des cônes. Cependant, ils absorbent également des photons via des photorécepteurs actifs présents dans la glande pinéale, située au sommet du cerveau (réception pinéale). Étonnamment, ils captent également des photons via des photorécepteurs encéphaliques profonds (réception hypothalamique).
Les quadrichromants sont des volailles domestiques. La volaille a développé une sensibilité maximale au vert à 550 nm, similaire à celle des humains. Cependant, ils ont également une sensibilité accrue à la lumière ultraviolette (UV), rouge et bleue. Leur ascendance est supposée en être la cause. En raison des feuilles vertes qui recouvrent la cime des arbres, les forêts tropicales humides d'Asie du Sud ont un effet filtrant sur la lumière. Avec des maxima à 450 nm (12 fois la sensibilité humaine) et 640 nm, la volaille a ainsi développé une sensibilité accrue au bleu et au rouge (4x la sensibilité humaine). Mais la distinction la plus frappante entre les oiseaux et les humains est peut-être que les oiseaux peuvent voir la lumière UV avec leurs yeux (pic à 385 nm). Les causes de la capacité des oiseaux domestiques à détecter la lumière UV font principalement l'objet de recherches. La capacité de reconnaissance de la nourriture et du troupeau sont les deux principaux suspects.
La physiologie de la volaille est affectée différemment par chaque teinte. En encourageant la prolifération des cellules satellites dans le muscle squelettique, la lumière verte, par exemple, accélère considérablement le taux de croissance à un jeune âge. La lumière bleue augmente les niveaux plasmatiques d'androgènes, ce qui favorise le développement à un âge plus avancé. La lumière bleue à basse fréquence inhibe les mouvements. Il réduit également l'incidence du cannibalisme chez les personnes âgées (en particulier chez les poulets à griller élevés pour la consommation humaine). En raison d'une stimulation plus puissante de la libération de testostérone lorsqu'elles sont utilisées ensemble, la lumière verte et bleue encourage la formation de myofibres. Au total, il a été démontré que la lumière bleue peut augmenter la conversion alimentaire jusqu'à 4 %, réduire le coût par livre jusqu'à 3 % et augmenter le poids vif global jusqu'à 5 %.
Au début de la période d'élevage, la lumière rouge stimule et encourage l'activité sexuelle et augmente les taux de croissance des poulets et des dindes. De plus, il améliore la motilité, ce qui réduit les problèmes de pattes à la fin de la phase d'élevage. La lumière rouge diminue la consommation d'aliments par œuf pondu tout en maintenant la même taille d'œuf, le poids du jaune et de l'albumine, le poids de la coquille et l'épaisseur. Dans l'ensemble, il a été démontré que la lumière rouge peut prolonger la période de production maximale, améliorer la production d'œufs jusqu'à 38 œufs par poule et peut-être réduire l'apport alimentaire jusqu'à 20 % .
L'efficacité énergétique est essentielle au succès.
Une grande partie de la consommation totale d'énergie est utilisée pour l'éclairage agricole. Les établissements agricoles sont regroupés dans une région géographique étroite, ont des systèmes d'éclairage comparables, sont rapidement modifiés et réagissent bien aux incitations. L'industrie agricole en Amérique du Nord, en particulier dans le Midwest, a un potentiel d'économies d'énergie de 1 milliard de dollars (milliards) par an, selon l'American Council for an Energy-Efficient Economy (ACEEE). Deux réacteurs nucléaires sont assimilés à cela. 7 % des dépenses à la ferme, selon Kate Farley de l'ACEEE, sont associées à l'énergie. Avec des subventions, des subventions et d'autres incitatifs, le passage de l'éclairage à incandescence à l'éclairage à DEL pourrait entraîner des économies d'énergie de 2 000 $ par grange. Ces réductions augmenteraient considérablement la rentabilité de chaque grange pour les agriculteurs.
Pensez aux économies d'énergie sur l'ensemble du marché. Six des 10 principaux producteurs d'œufs sont situés dans le Midwest, où il y a plus de 2500 usines de pontes d'œufs dans tout le pays. Chaque activité de couche utilise en moyenne 800 lampes à incandescence par installation. Il y aurait une économie de 800 lumières (9W - 3W)/lumière 16 heures/jour 365 jours/an, ou 28 032 kWh par opération, si ces lumières étaient remplacées par des LED. Dans l'Iowa, l'Ohio et l'Indiana, 42 % des opérations de pose, il y a eu une réduction de la consommation d'énergie de 70 millions (millions) de kWh dans ces trois États seulement.
Étant donné que le marché des poulets de chair consomme quatre fois plus d'énergie que le marché des pondeuses, les économies sont beaucoup plus notables. La plupart d'entre eux se trouvent dans les États du sud-est et du centre-sud, et beaucoup d'entre eux utilisent encore un éclairage inefficace. Sur la base de 4 étables/ferme, 132 lumières/étable, 100 W/lumière, 18 heures/jour, 52 jours/troupeau et 5,5 troupeaux/an, la consommation d'énergie de la lumière incandescente pour les élevages de poulets de chair est en moyenne de 271 814 kWh par élevage et par an.
Les économies d'énergie ont été calculées par le Dr Joey Bray de l'Université Steven F. Austin à Nacogdoches, au Texas, en comparant la technologie LED AgriShift d'Once Innovations avec les lampes à incandescence et HPS actuelles dans une configuration de production. Selon les recherches de Bray sur les poulets de chair, une ferme de poulets de chair typique utilisant un système à incandescence/SHP conventionnel utilisait 3837 kWh par troupeau par an. Les LED AgriShift ont réduit la consommation d'énergie sur la même ferme de plus de 95 % par ferme et par troupeau, à seulement 109 kWh. L'appliquer à l'ensemble du secteur pourrait entraîner des économies d'énergie nationales de 2 à 5 milliards de kWh, soit l'équivalent de la pleine production d'une centrale nucléaire. Voir "La solution d'agriculture LED tire parti de la conception AC autonome" pour plus d'informations sur Once Innovations et AgriShift.
Les économies d'énergie pour les entreprises qui produisent du porc sont tout aussi remarquables. Le Midwest compte 1,8 million de prises de courant au total, dont la majorité sont des ampoules fluocompactes, et huit des 10 principaux États porcins s'y trouvent. Le Midwest pourrait économiser 540 M kWh en passant aux lampes à LED pour porcs, ce qui permettrait d'économiser 52,2 M kWh (CFL) - 25.2 M kWh (SSL)=27 M kWh - 20 heures/jour {{ 10 jours.
Normes et remises
Les coûts initiaux élevés ont été un obstacle malgré l'amélioration de l'efficacité, de l'efficacité et de la réduction du coût total de possession des équipements d'éclairage agricole à base de LED. C'est en partie parce qu'il n'y a pas de normes de performance pour le secteur de l'éclairage agricole, ce qui rend difficile pour les consommateurs de produits d'éclairage agricole à base de LED de bénéficier de remises sur les services publics pour les produits d'éclairage à incandescence et CFL à économie d'énergie utilisés dans les environnements résidentiels et commerciaux. .
Les performances et les critères d'éclairage liés aux personnes dans les applications résidentielles et commerciales sont au centre des normes d'éclairage actuelles. Les produits d'éclairage commerciaux portent la marque DesignLights Consortium (DLC), tandis que les produits d'éclairage grand public économes en énergie affichent le logo Energy Star. Malheureusement, il n'existe pas de norme de performance ou d'étiquette comparable pour les équipements d'éclairage agricole. Pour cette raison, les services publics ont du mal à inclure ces appareils dans leurs programmes de remise, ce qui les désavantage économiquement. Les agriculteurs peuvent toujours recevoir un rabais en adaptant des produits d'éclairage grand public et commerciaux à usage général pour leurs granges (ce qui peut nécessiter de les enfermer dans des luminaires robustes ou adaptés aux emplacements humides), mais des produits d'éclairage prêts à l'emploi conçus spécifiquement pour les animaux et les granges les environnements ne sont généralement pas éligibles.
Un programme qui classe particulièrement les articles d'éclairage en termes de performance agricole est ce dont les fournisseurs et les utilisateurs (tels que les agriculteurs) de produits d'éclairage agricole ont besoin. Un tel système fournirait aux clients et aux fournisseurs d'électricité les connaissances dont ils ont besoin pour évaluer les options d'éclairage agricole tout en uniformisant les règles du jeu pour les remises. Il peut être inclus dans Energy Star ou DLC ou même fonctionner séparément. La norme idéale traiterait des caractéristiques de performance importantes, notamment la durabilité, les performances, la fiabilité et la sécurité, et assurerait la cohérence entre les différents services publics. Une norme est déjà en cours d'élaboration et de nombreux services publics ont déjà manifesté leur intérêt à participer.
piloter l'avenir de l'agriculture
La majeure partie des activités de R&D est désormais concentrée sur les industries porcine et avicole, mais la technologie d'Once Innovations en particulier peut également être utilisée dans les industries de l'aquaculture, des bovins laitiers et des chevaux. Par exemple, la lumière rouge est invisible pour les animaux comme les porcs, les bovins et les chevaux, ainsi la nuit, la lumière est atténuée sur un spectre rouge pour permettre l'entretien sans déranger le bétail. Les hôpitaux humains adoptent une stratégie similaire, permettant au personnel de se déplacer la nuit sans utiliser de lumière blanche qui réduirait la synthèse de mélatonine et perturberait le sommeil des patients. (Voir "L'éclairage à semi-conducteurs fait ressortir les vraies teintes des soins de santé contemporains" de ce numéro pour des informations supplémentaires sur l'éclairage utilisé dans les soins de santé.)
De plus, des spectres adaptés peuvent être utilisés pour gérer l'habitat de l'étang pour les poissons et les crustacés. Des recherches universitaires évaluant l'impact de l'éclairage LED sur la production de crabe sont en cours, tandis que des étangs commerciaux en Chine et au Belize ont installé des systèmes d'éclairage AquaShift à titre d'exemple. Plus de 17 milliards de dollars de potentiel de marché mondial existent pour l'éclairage agricole à semi-conducteurs. Cela ne fera qu'augmenter à mesure que les fabricants de LED découvriront de nouvelles méthodes d'utilisation de la lumière pour améliorer le bien-être des animaux, augmenter la production agricole et réduire les coûts énergétiques.
