Zdroj: wcroc.cfans.umn.edu
Poľnohospodársky priemysel spotrebuje obrovské množstvo fosílnych palív pri výrobe potravín, krmív, vlákniny a energie. Od elektriny, ktorá ochladzuje mlieko, cez palivo, ktoré sa spaľuje v kombajnoch a traktoroch na obilných poliach, až po nákladné autá, ktoré privážajú tovar na trh, až po dusíkaté hnojivá, ktoré vyživujú rastliny; poľnohospodársky priemysel je v zajatí veľkých a stálych dodávok širokého spektra fosílnej energie. Závislosť poľnohospodárstva a smäd po fosílnych palivách so sebou nesie významné ekonomické, environmentálne a sociálne riziká pre národ a svet. Agrovoltaika je jedným zo spôsobov, ako by sa výrobcovia mohli stať menej závislými od fosílnych palív, znížiť výrobné náklady, zvýšiť efektívnosť pôdy, zlepšiť krmivá a plodiny pre dojnice a zvýšiť produkciu mlieka a zdravie dojníc. Použitie pozemného fotovoltaického systému v prostredí dojníc by mohlo poskytnúť tieň dojniciam počas extrémnych horúčav a poskytnúť farmárom alternatívny spôsob príjmu.
Vďaka minulým investíciám a inštitucionálnym skúsenostiam v oblasti výskumu obnoviteľnej energie a mliečnej výroby má Centrum pre výskum a osvetu Západnej univerzity v Minnesote (WCROC) celosvetovo jedinečnú príležitosť viesť novú zelenú revolúciu – revolúciu, ktorá šetrí energiu, ktorá sa v súčasnosti spotrebúva v poľnohospodárskom priemysle. . Mliečna prevádzka Morris dojí 275 kráv dvakrát denne a predstavuje stredne veľkú mliečnu farmu v Minnesote. Kravy sú rozdelené takmer rovnomerne medzi konvenčné a certifikované ekologické stádo.
Neexistuje žiadny výskum, ktorý by skúmal použitie pozemného solárneho systému na zabezpečenie tieňa pre dojnice a na určenie účinkov na dojnice. Preto náš tím chcel preskúmať účinky tieňa zo solárnych fotovoltaických panelov na produkciu, zdravie a správanie pasených dojníc. Počas leta 2018 bol na pastvine vo WCROC nainštalovaný 30 kilowattový pozemný solárny systém. Panely boli namontované na 35˚ južne a 8 až 10 stôp od zeme, takže kravy na panely nedosiahli. Solárne panely boli panely Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario a Minneapolis, MN) s použitím invertorov a optimalizátorov Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) a boli inštalované spoločnosťou Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Nárast nákladov na montáž panelov nad kravy bol minimálny a celkové náklady boli približne 90 USD,000.
Štúdia dojníc na pastve sa uskutočnila od júna 2019 do septembra 2019. Dvadsaťštyri krížencov bolo priradených k jednému z dvoch ošetrení: v tieni zo slnečného žiarenia alebo bez tieňa. Kravy bez tieňa nemali na pastve prístup k žiadnemu tieňu. Všetky kravy mali snímač ušných značiek CowManager, ktorý zaznamenával prežúvavosť, jedenie, neaktívne a aktívne správanie všetkých kráv. Bolus SmaXtec bol tiež umiestnený do retikula kravy a zaznamenával vnútornú telesnú teplotu, ako aj aktivitu a záchvaty pitia kráv. Vysoké denné teploty okolia počas štúdie sa pohybovali od 81 do 93 ℉.
Kravy v tieni a bez tieňa boli podobné pri meraní správania a počtu múch u kráv. Tieniace kravy mali celkovo menej vysokú aktivitu ako netieniace kravy, pretože počas horúcich hodín dňa stáli pod solárnymi panelmi. Denné záchvaty pitia boli u kráv podobné. Rýchlosť dýchania u kráv v tieni a kravách bez tieňa bola v dopoludňajších hodinách podobná, ale počas popoludnia mali kravy v tieni nižšiu frekvenciu dýchania (66 nádychov/min) ako kravy bez tieňa (78 nádychov/min). Prekvapivo sa produkcia mlieka, tuku a bielkovín u kráv nelíšila bez ohľadu na to, či mali tieň alebo nemali tieň. Je dosť možné, že pri produkcii nebol pozorovaný žiadny rozdiel, pretože kravy boli v tieni iba 28 dní zo 175 dní, kedy sa kravy v lete pásli. Dlhodobé účinky produkcie mlieka možno pozorovať, ak boli kravy celé leto v tieni.
Výsledky hodinovej telesnej teploty ukazujú, že žiadna krava v tieni nemala vyššiu vnútornú telesnú teplotu (+1℉) ako krava v tieni od 13:00 do 12:00. V čase medzi dojením (10:00 až 20:00) mali kravy v tieni nižšiu vnútornú telesnú teplotu ako kravy bez tiene. Všetky kravy mali počas nočných hodín podobnú telesnú teplotu.
Na základe výsledkov tejto štúdie mohli kravy obetovať čas pasenia, aby stáli v tieni. Budúci výskum s naším solárnym panelom bude skúmať reprodukčnú výkonnosť kráv a dlhodobé účinky na produkciu mlieka, tuku a bielkovín, telesnú hmotnosť, telesnú kondíciu a zdravie a pohodu zvierat. Naša štúdia naznačuje, že agrovoltaika môže poskytnúť prijateľný spôsob znižovania tepla paseným dojným kravám, ako aj výrobu elektrickej energie pre farmárov, čím sa zníži uhlíková stopa mliekarenskej prevádzky. V budúcnosti budeme skúmať sledovacie systémy pre solárnu energiu na farmách s chovom dobytka, používať solárne panely ako vetrolamy pre dobytok a vyhodnocovať plodiny a krmivá, ktoré budú najlepšie rásť v solárnych systémoch. Ekonomické dopady agrovoltaického systému a produktivita pôdy zo solárnych fariem budú viesť k prijatiu solárnych fotovoltaických systémov na farmách.
