Vir: wcroc.cfans.umn.edu
Kmetijska industrija porabi ogromno fosilnih goriv za proizvodnjo hrane, krme, vlaknin in energije. Od elektrike, ki hladi mleko, do goriva, ki se kuri v kombajnih in traktorjih na žitnih poljih, do tovornjakov, ki pripeljejo blago na trg, in do dušikovega gnojila, ki neguje rastline; kmetijska industrija je v ujetništvu velikih in stalnih zalog širokega spektra fosilne energije. Odvisnost in žeja kmetijstva po fosilnih gorivih nosita znatna gospodarska, okoljska in socialna tveganja za državo in svet. Agrivoltaika je eden od načinov, kako bi lahko proizvajalci postali manj odvisni od fosilnih goriv, znižali proizvodne stroške, povečali učinkovitost zemlje, izboljšali krmo in pridelke za govedo molznice ter povečali proizvodnjo mleka in zdravje krav molznic. Uporaba zemeljskega fotonapetostnega sistema v mlekarni bi lahko zagotovila senco kravam molznicam med ekstremno vročino in kmetom zagotovila alternativni način zaslužka.
S preteklimi naložbami in institucionalnimi izkušnjami na področju obnovljivih virov energije in raziskav proizvodnje mlečnih izdelkov ima Univerza Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) globalno edinstveno priložnost, da vodi novo zeleno revolucijo – revolucijo, ki ozeleni energijo, ki se trenutno porabi v kmetijski industriji. . Mlekarna Morris pomolze 275 krav dvakrat na dan in je reprezentativna za srednje veliko mlečno farmo v Minnesoti. Krave so skoraj enakomerno razdeljene med konvencionalno in certificirano ekološko pašno čredo.
Nobena raziskava ni preučevala uporabe talnega sončnega sistema za zagotavljanje sence kravam molznicam in ugotavljanje učinkov na krave molznice. Zato je naša ekipa želela raziskati učinke sence sončnih fotovoltaičnih panelov na proizvodnjo, zdravje in obnašanje krav molznic na paši. Poleti 2018 je bil na pašniku WCROC nameščen 30 kilovatni talni solarni sistem. Plošče so bile nameščene na 35˚ južno in 8 do 10 čevljev od tal, tako da krave niso mogle doseči plošč. Sončne plošče so bile plošče Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario in Minneapolis, MN) z uporabo pretvornikov in optimizatorjev Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA), namestil pa jih je Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Povišanje stroškov za montažo plošč nad kravami je bilo minimalno in skupni stroški so znašali približno 90 USD,000.
Študija na pašnih kravah molznicah je bila izvedena od junija 2019 do septembra 2019. Štiriindvajsetim križankam je bilo dodeljeno eno od dveh zdravljenj: senca zaradi sončne fotonapetosti ali brez sence. Krave brez sence niso imele dostopa do sence na pašniku. Vse krave so imele senzor za ušesne znamke CowManager za beleženje prežvekovanja, prehranjevanja, neaktivnosti in aktivnega vedenja za vse krave. Poleg tega so bolus SmaXtec postavili v retikulum krave in zabeležili notranjo telesno temperaturo ter aktivnost in pitje krav. Visoke dnevne temperature okolja so med študijo znašale od 81 do 93 ℉.
Krave v senci in brez sence so bile podobne glede vedenjskih meritev in števila muh na kravah. Krave v senci so imele manjšo splošno visoko aktivnost kot krave brez sence, ker so v vročih urah dneva stale pod sončnimi celicami. Dnevni napadi pitja so bili podobni pri kravah. Stopnje dihanja za krave v senci in krave brez sence so bile podobne v jutranjih urah, popoldne pa so imele krave v senci nižje stopnje dihanja (66 vdihov/min) kot krave brez sence (78 vdihov/min). Presenetljivo je, da se proizvodnja mleka, maščobe in beljakovin pri kravah ni razlikovala ne glede na to, ali so imele senco ali brez nje. Zelo verjetno ni bilo opaziti nobene razlike pri proizvodnji, ker so bile krave v senci le 28 dni od 175 dni, ko so se krave pasle poleti. Dolgotrajne učinke proizvodnje mleka bi lahko opazili, če bi bile krave celo poletje v senci.
Urni rezultati telesne temperature kažejo, da nobena krava v senci ni imela višje notranje telesne temperature (+1℉) kot krave v senci od 13.00 do 12.00. Med molžami (od 10. do 20. ure) so imele krave v senci nižje notranje telesne temperature kot krave brez sence. Vse krave so imele podobno telesno temperaturo v nočnih urah.
Na podlagi rezultatov te študije so krave morda žrtvovale čas paše, da bi bile zaščitene v senci. Prihodnje raziskave z našo sončno ploščo bodo raziskale reproduktivno zmogljivost krav in dolgoročne učinke na proizvodnjo mleka, maščob in beljakovin, telesno težo, telesno stanje ter zdravje in dobro počutje živali. Naša študija kaže, da lahko agrivoltaika zagotovi sprejemljivo metodo za zmanjševanje toplote pri pašnih kravah molznicah ter ustvarjanje električne energije za kmete in tako zmanjša ogljični odtis mlekarne. V prihodnosti bomo raziskovali sisteme sledenja za sončno energijo na živinorejskih farmah, uporabljali sončne kolektorje kot zaščito proti vetru za govedo ter ocenjevali pridelke in krmo, ki bodo najbolje uspevali v solarnih sistemih. Gospodarski vplivi agrivoltaičnega sistema in produktivnost zemlje zaradi sončnih elektrarn bodo spodbudili sprejetje sončnih fotovoltaičnih sistemov na kmetijah.
