Zdroj: wcroc.cfans.umn.edu
Zemědělský průmysl spotřebovává obrovské množství fosilních paliv při výrobě potravin, krmiva, vlákniny a energie. Od elektřiny, která chladí mléko, přes palivo, které se spaluje v kombajnech a traktorech na obilných polích, až po nákladní auta, která přivážejí zboží na trh, až po dusíkaté hnojivo, které vyživuje rostliny; zemědělský průmysl je v zajetí velkých a stálých dodávek široké škály fosilní energie. Zemědělská závislost a žízeň po fosilních palivech s sebou nese významná ekonomická, environmentální a sociální rizika pro národ a svět. Agrovoltaika je jedním ze způsobů, jak by se producenti mohli stát méně závislými na fosilních palivech, snížit výrobní náklady, zvýšit efektivitu půdy, zlepšit píce a plodiny pro dojnice a zvýšit produkci mléka a zdraví dojnic. Použití pozemního fotovoltaického systému v prostředí dojnic by mohlo poskytnout dojnicím stín během extrémních veder a poskytnout zemědělcům alternativní způsob příjmu.
Díky minulým investicím a institucionálním zkušenostem v oblasti výzkumu obnovitelných zdrojů energie a výroby mléčných výrobků má Středisko pro výzkum a osvětu West of Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) celosvětově jedinečnou příležitost vést novou zelenou revoluci – revoluci, která omezuje energii spotřebovávanou v současnosti v zemědělském průmyslu. . Mlékárna Morris dojí 275 krav dvakrát denně a je představitelem středně velké mléčné farmy v Minnesotě. Krávy jsou rozděleny téměř rovnoměrně mezi konvenční a certifikované ekologické stádo pastvy.
Neexistuje žádný výzkum, který by zkoumal použití pozemního solárního systému k zajištění stínu pro dojnice a ke stanovení účinků na dojnice. Náš tým proto chtěl prozkoumat účinky stínu ze solárních fotovoltaických panelů na produkci, zdraví a chování pasteveckých dojnic. Během léta 2018 byl na pastvině ve WCROC instalován 30kilowattový pozemní solární systém. Panely byly namontovány na 35˚ jižně a 8 až 10 stop od země, takže krávy na panely nemohly dosáhnout. Solární panely byly panely Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario a Minneapolis, MN) využívající invertory a optimalizátory Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) a byly instalovány společností Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Nárůst nákladů na montáž panelů nad krávy byl minimální a celkové náklady byly asi 90 $,000.
Studie dojnic na pastvě byla prováděna od června 2019 do září 2019. 24 křížencům bylo přiděleno jedno ze dvou ošetření: stín před slunečním zářením nebo žádný stín. Krávy bez stínu neměly na pastvě přístup k žádnému stínu. Všechny krávy měly snímač ušních značek CowManager pro zaznamenávání přežvykování, příjmu potravy, neaktivního a aktivního chování všech krav. Bolus SmaXtec byl také umístěn do retikula krávy a zaznamenával vnitřní tělesnou teplotu, stejně jako aktivitu a záchvaty pití krav. Vysoké denní okolní teploty se během studie pohybovaly od 81 do 93 ℉.
Krávy ve stínu a bez stínu byly podobné pro měření chování a počty mušek u krav. Krávy ve stínu měly celkově méně vysokou aktivitu než krávy bez stínu, protože během horkých hodin dne stály pod solárními panely. Denní záchvaty pití byly u krav podobné. Rychlost dýchání u dojnic ve stínu a bez stínu byla v dopoledních hodinách podobná, ale během odpoledne měly krávy ve stínu nižší frekvenci dýchání (66 nádechů/min) než krávy bez stínu (78 nádechů/min). Produkce mléka, tuku a bílkovin se u krav překvapivě nelišila, ať už měly stín nebo žádný stín. Dost možná nebyl u produkce pozorován žádný rozdíl, protože krávy byly ve stínu pouze 28 dní ze 175 dní, kdy se krávy v létě pásly. Pokud byly krávy celé léto ve stínu, mohly být pozorovány dlouhodobé účinky produkce mléka.
Výsledky hodinové tělesné teploty ukazují, že žádná krávy ve stínu neměla vyšší vnitřní tělesnou teplotu (+1℉) než krávy ve stínu od 13:00 do 12:00. Mezi dobou dojení (10:00 až 20:00) měly krávy ve stínu nižší vnitřní tělesné teploty než krávy bez stínu. Všechny krávy měly v nočních hodinách podobnou tělesnou teplotu.
Na základě výsledků této studie mohly krávy obětovat čas na pastvu, aby stály ve stínu. Budoucí výzkum s naším solárním panelem bude zkoumat reprodukční výkonnost krav a dlouhodobé účinky na produkci mléka, tuku a bílkovin, tělesnou hmotnost, tělesnou kondici a zdraví a pohodu zvířat. Naše studie ukazuje, že agrovoltaika může poskytnout přijatelnou metodu snižování tepla pastevním dojnicím, stejně jako výrobu elektrické energie pro farmáře, čímž se sníží uhlíková stopa mlékárenského provozu. V budoucnu budeme zkoumat sledovací systémy pro sluneční záření na farmách hospodářských zvířat, používat solární panely jako větrolamy pro dobytek a vyhodnocovat plodiny a píce, které nejlépe porostou v solárních systémech. Ekonomické dopady agrovoltaického systému a produktivita půdy ze solárních farem povedou k přijetí solárních fotovoltaických systémů na farmách.
