Източник: wcroc.cfans.umn.edu
Земеделската индустрия изразходва огромно количество изкопаеми горива за производството на храни, фуражи, фибри и енергия. От електричеството, което охлажда млякото, до горивото, което се изгаря в комбайни и трактори в зърнените ниви, до камионите, които носят стоки на пазара, и до азотния тор, който подхранва растенията; селскостопанската индустрия е в плен на големи и постоянни доставки на широка гама от изкопаеми енергийни източници. Зависимостта и жаждата на селското стопанство за изкопаеми горива носи значителни икономически, екологични и социални рискове за нацията и света. Agrivoltaics е един от начините, по които производителите могат да станат по-малко зависими от изкопаемите горива, да намалят производствените разходи, да увеличат ефективността на земята, да подобрят фуражите и културите за използване от млекодайни говеда и да увеличат производството на мляко и здравето на млекодайните крави. Използването на монтирана на земята фотоволтаична система в млекопреработвателния комплекс може да осигури сянка на млечните крави по време на екстремни горещини и да предостави на фермерите алтернативен начин за доходи.
Чрез предишни инвестиции и институционален опит в изследванията на възобновяемата енергия и производството на млечни продукти Централният център за изследване и популяризиране на Университета на Минесота (WCROC) има глобална уникална възможност да води нова зелена революция - революция, която екологизира енергията, консумирана в момента в селскостопанската индустрия . Млечната компания Morris дои 275 крави два пъти дневно и е представителна за средно голяма млечна ферма в Минесота. Кравите са разпределени почти поравно между конвенционално и сертифицирано органично пасищно стадо.
Няма изследване, което да изследва използването на монтирана на земята слънчева система за осигуряване на сянка за млечни крави и за определяне на ефектите върху млекодайните крави. Ето защо нашият екип искаше да проучи ефектите на сянката от слънчеви фотоволтаични панели върху производството, здравето и поведението на пасищните млечни крави. През лятото на 2018 г. монтирана на земята слънчева система от 30 киловата беше инсталирана на пасище в WCROC. Панелите бяха монтирани на 35° южно и на 8 до 10 фута от земята, така че кравите да не могат да достигнат до панелите. Слънчевите панели бяха панели Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario и Minneapolis, MN), използващи инвертори и оптимизатори Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) и бяха инсталирани от Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Увеличението на разходите за монтиране на панелите над кравите беше минимално и общата цена беше около $90,000.
Изследването на пасищните млечни крави е проведено от юни 2019 г. до септември 2019 г. Двадесет и четири кръстосани крави бяха определени за едно от двете лечения: сянка от слънчева фотоволтаична светлина или без сянка. Кравите без сянка нямаха достъп до никаква сянка на пасището. Всички крави имаха сензор за ушна марка CowManager за записване на преживяване, хранене, неактивност и активно поведение за всички крави. Също така, SmaXtec болус се поставя в ретикулума на кравата и се записва вътрешната телесна температура, както и активността и пристъпите на пиене на кравите. Високите дневни температури на околната среда по време на изследването варират от 81 до 93 ℉.
Кравите в сянка и без сянка бяха сходни по отношение на поведенческите измервания и броя на мухите при кравите. Кравите на сянка имаха по-малко висока обща активност от кравите без сянка, защото стояха под слънчевите панели през горещите часове на деня. Ежедневните пристъпи на пиене бяха подобни за кравите. Скоростите на дишане за кравите на сянка и без сянка са сходни през сутрешните часове, но през следобед кравите на сянка имат по-ниска честота на дишане (66 вдишвания/мин), отколкото кравите без сянка (78 вдишвания/мин). Изненадващо, производството на мляко, мазнини и протеини не се различава при кравите, независимо дали имат сянка или не. Много вероятно е да не се наблюдава разлика в производството, тъй като кравите са били на сянка само за 28 дни от 175-те дни, през които кравите са пасли през лятото. Дългосрочните ефекти от производството на мляко може да са били наблюдавани, ако кравите са били на сянка през цялото лято.
Резултатите от почасовата телесна температура показват, че никоя крава на сянка не е имала по-висока вътрешна телесна температура (+1℉) от кравите на сянка от 13:00 до 12:00 часа през нощта. Между отделните часове на доене (от 10 сутринта до 8 вечерта), кравите на сянка са имали по-ниска вътрешна телесна температура от кравите без сянка. Всички крави са имали сходни телесни температури през нощта.
Въз основа на резултатите от това проучване кравите може да са пожертвали времето за паша, за да стоят под закрилата на сянката. Бъдещите изследвания с нашия слънчев панел ще изследват репродуктивните характеристики на кравите и дългосрочните ефекти върху производството на мляко, мазнини и протеини, телесното тегло, телесното състояние и здравето и благосъстоянието на животните. Нашето проучване показва, че агриволтаиците могат да осигурят приемлив метод за намаляване на топлината на пасищните млечни крави, както и генериране на електрическа енергия за фермерите, като по този начин намаляват въглеродния отпечатък от мандрата. В бъдеще ще проучваме системи за проследяване за слънчева енергия в животновъдни ферми, използвайки слънчеви панели като прегради срещу вятъра за едър рогат добитък и ще оценяваме култури и фуражи, които ще растат най-добре при слънчеви системи. Икономическите въздействия на агроволтаичната система и производителността на земята от слънчеви ферми ще стимулират приемането на слънчеви фотоволтаични системи във фермата.