Izvor: wcroc.cfans.umn.edu
Poljoprivredna industrija troši ogromnu količinu fosilnih goriva u proizvodnji hrane, hrane za životinje, vlakana i energije. Od struje koja hladi mlijeko, preko goriva koje se sagorijeva u kombajnima i traktorima na žitnim poljima, do kamiona koji dovoze robu na tržište i do azotnog đubriva koje hrani biljke; poljoprivredna industrija je zarobljena velikim i stalnim zalihama širokog spektra fosilne energije. Zavisnost poljoprivrede i žeđ za fosilnim gorivima nosi značajne ekonomske, ekološke i socijalne rizike za naciju i svijet. Agrovoltaika je jedan od načina na koji bi proizvođači mogli postati manje ovisni o fosilnim gorivima, sniziti troškove proizvodnje, povećati efikasnost zemljišta, poboljšati stočnu hranu i usjeve za korištenje mliječnim govedima, te povećati proizvodnju mlijeka i zdravlje mliječnih krava. Korištenje prizemnog fotonaponskog sistema u mliječnim objektima moglo bi pružiti hlad kravama za vrijeme ekstremnih vrućina i pružiti farmerima alternativni način prihoda.
Kroz prijašnja ulaganja i institucionalno iskustvo u istraživanju obnovljive energije i proizvodnje mliječnih proizvoda, Centralni centar za istraživanje i širenje mliječnih proizvoda Sveučilišta Minnesote (WCROC) ima globalno jedinstvenu priliku da predvodi novu zelenu revoluciju - revoluciju koja ozelenjava energiju koja se trenutno troši u poljoprivrednoj industriji. . Mljekara Morris muze 275 krava dva puta dnevno i predstavlja farmu srednje veličine u Minesoti. Krave su gotovo ravnomjerno podijeljene između konvencionalnog i certificiranog stada za organsku ispašu.
Ne postoji istraživanje koje je istraživalo upotrebu solarnog sistema postavljenog na zemlju za obezbjeđivanje hlada mliječnim kravama i za određivanje učinaka na mliječne krave. Stoga je naš tim želio istražiti efekte sjene od solarnih fotonaponskih panela na proizvodnju, zdravlje i ponašanje krava na paši. Tokom ljeta 2018. godine, na pašnjaku u WCROC-u postavljen je zemaljski solarni sistem od 30 kilovata. Paneli su postavljeni na 35˚ južno i 8 do 10 stopa od tla tako da krave ne mogu doći do panela. Solarni paneli su bili Heliene paneli (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario i Minneapolis, MN) koji koriste Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) invertore i optimizatore, a instalirao ih je Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Povećanje troškova za montažu panela iznad krava je bilo minimalno, a ukupni trošak je bio oko 90$,000.
Istraživanje mliječnih krava na paši provedeno je od lipnja 2019. do rujna 2019. Dvadeset četiri križane krave dodijeljene su jednom od dva tretmana: u hladu od solarne PV ili bez sjene. Krave bez hlada nisu imale pristup bilo kakvom hladu na pašnjaku. Sve krave su imale CowManager senzor za ušne markice za snimanje preživljavanja, jedenja, neaktivnog i aktivnog ponašanja za sve krave. Takođe, SmaXtec bolus je stavljen u retikulum krave i beleži unutrašnju telesnu temperaturu, kao i aktivnost i napoje krava. Visoke dnevne temperature okoline tokom studije kretale su se od 81 do 93℉.
Krave u hladu i bez senke bile su slične za mjerenja ponašanja i broj muha na kravama. Krave u hladu imale su manju ukupnu visoku aktivnost od krava u hladu, jer su stajale ispod solarnih panela tokom vrućih sati dana. Svakodnevna opijanja bila su slična za krave. Stope disanja za krave u hladu i krave bez senke bile su slične tokom jutarnjih sati, ali tokom popodneva, krave u hladu su imale nižu stopu disanja (66 udisaja/min) od krava bez senke (78 udisaja/min). Iznenađujuće, proizvodnja mlijeka, masti i bjelančevina nije se razlikovala kod krava bez obzira na to da li su imale hlad ili nijesu. Vrlo je moguće da nije uočena razlika u proizvodnji jer su krave bile u hladu samo 28 dana od 175 dana koliko su krave pasle tokom ljeta. Dugoročni efekti proizvodnje mlijeka mogli su se uočiti da su krave cijelo ljeto bile u hladu.
Rezultati tjelesne temperature po satu pokazuju da nijedna krava u hladu nije imala veću unutrašnju tjelesnu temperaturu (+1℉) od krava u hladu od 13:00 do 12:00 ponoći. Između mužnje (10 do 20 sati), krave u hladu imale su nižu unutrašnju temperaturu tijela nego krave u hladu. Sve krave su imale sličnu tjelesnu temperaturu tokom noćnih sati.
Na osnovu rezultata ove studije, krave su možda žrtvovale vrijeme ispaše kako bi stajale u zaštiti hlada. Buduća istraživanja s našim solarnim panelom će istražiti reproduktivne performanse krava i dugoročne učinke na proizvodnju mlijeka, masti i proteina, tjelesnu težinu, stanje tijela, zdravlje i dobrobit životinja. Naša studija pokazuje da agrovoltaika može pružiti prihvatljivu metodu smanjenja topline za krave na paši, kao i za proizvodnju električne energije za farmere, čime se smanjuje ugljični otisak mljekarskih operacija. U budućnosti ćemo istraživati sisteme za praćenje solarne energije na stočarskim farmama, koristiti solarne panele kao vjetrobrane za stoku i procjenjivati usjeve i stočnu hranu koji će najbolje rasti pod solarnim sistemima. Ekonomski uticaji agronaponskog sistema i produktivnost zemljišta iz solarnih farmi će podstaći usvajanje solarnih fotonaponskih sistema na farmama.
