Джерело: wcroc.cfans.umn.edu
Сільськогосподарська промисловість споживає величезну кількість викопного палива для виробництва їжі, кормів, клітковини та енергії. Від електрики, яка охолоджує молоко, до палива, яке спалюють у комбайнах і тракторах на зернових полях, до вантажівок, які доставляють товари на ринок, і до азотних добрив, які живлять рослини; сільськогосподарська промисловість знаходиться в полоні великих і постійних поставок широкого спектру викопної енергії. Залежність сільського господарства від викопного палива та його потреба несе значні економічні, екологічні та соціальні ризики для нації та світу. Агровольтаїка — це один із способів, як виробники можуть стати менш залежними від викопного палива, знизити виробничі витрати, підвищити ефективність земель, покращити корми та культури для молочної худоби, а також збільшити виробництво молока та здоров’я молочних корів. Використання наземної фотоелектричної системи в молочному господарстві може забезпечити тінь для молочних корів під час екстремальної спеки та надати фермерам альтернативний спосіб заробітку.
Завдяки минулим інвестиціям та інституційному досвіду досліджень у сфері відновлюваних джерел енергії та виробництва молочної продукції, Західно-центральний науково-просвітницький центр Університету Міннесоти (WCROC) має унікальну глобальну можливість очолити нову зелену революцію – революцію, яка озеленює енергію, яка зараз споживається в сільськогосподарській промисловості. . Молочна ферма Morris доїть 275 корів двічі на день і є представником молочної ферми середнього розміру в Міннесоті. Корови розподіляються майже порівну між звичайним та сертифікованим органічним випасом.
Немає досліджень, які досліджували б використання наземної сонячної системи для створення тіні для молочних корів і для визначення впливу на молочних корів. Тому наша команда хотіла дослідити вплив тіні від сонячних фотоелектричних панелей на продуктивність, здоров’я та поведінку молочних корів на пасовищі. Влітку 2018 року на пасовищі WCROC було встановлено наземну сонячну систему потужністю 30 кіловат. Панелі були встановлені на 35° південної широти та на висоті від 8 до 10 футів від землі, щоб корови не могли дістатися до панелей. Сонячні батареї являли собою панелі Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario and Minneapolis, MN) з використанням інверторів і оптимізаторів Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) і були встановлені Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Збільшення вартості монтажу панелей над коровами було мінімальним і загальна вартість склала близько 90 доларів США, 000.
Дослідження на пасовищах молочних корів проводилося з червня 2019 року по вересень 2019 року. Двадцяти чотирьом кросбредним коровам було призначено одну з двох обробок: затінення від сонячної фотоелектричної енергії або відсутність затінення. Корови без тіні не мали доступу до жодної тіні на пасовищі. Усі корови мали датчик вушної бирки CowManager для запису жувальної, їдальної, неактивної та активної поведінки всіх корів. Крім того, болюс SmaXtec поміщали в ретикулум корови і реєстрували внутрішню температуру тіла, а також активність і напади пиття корів. Високі денні температури навколишнього середовища під час дослідження коливалися від 81 до 93 ℉.
Корови в тіні та без тіні були подібними щодо вимірювань поведінки та кількості мух на коровах. Тіньові корови мали меншу загальну активність, ніж тіньові корови, оскільки вони стояли під сонячними батареями в спекотні години дня. Щоденні напої були подібними для корів. Частота дихання корів у тіні та без тіні була подібною в ранкові години, але вдень у корів у тіні була нижча частота дихання (66 вдихів/хв), ніж у корів без тіні (78 вдихів/хв). Дивно, але виробництво молока, жиру та білка не відрізнялося для корів, незалежно від того, було у них тінь чи ні. Цілком можливо, ніякої різниці у продуктивності не спостерігалося, оскільки корови були в тіні лише 28 днів із 175 днів, коли корови паслися влітку. Довгострокові наслідки виробництва молока могли спостерігатися, якби корови все літо були в тіні.
Результати погодинної температури тіла показують, що жодна з тіньових корів не мала більшої внутрішньої температури тіла (+1℉), ніж тіньові корови з 13:00 до 12:00. У період між доїнням (з 10:00 до 20:00) у затінених корів температура тіла була нижчою, ніж у незатінених корів. Усі корови мали однакову температуру тіла в нічний час.
Виходячи з результатів цього дослідження, корови, можливо, пожертвували часом випасу, щоб стояти в тіні. Майбутні дослідження з нашою сонячною панеллю вивчатимуть репродуктивну продуктивність корів і довгостроковий вплив на виробництво молока, жиру та білка, масу тіла, стан тіла, а також здоров’я та самопочуття тварин. Наше дослідження вказує на те, що агрівольтаїка може забезпечити прийнятний метод зниження тепла для молочних корів, які пасуться, а також генерувати електроенергію для фермерів, таким чином зменшуючи вуглецевий слід молочної діяльності. У майбутньому ми будемо досліджувати системи відстеження сонячної енергії на тваринницьких фермах, використовувати сонячні панелі як захист від вітру для великої рогатої худоби та оцінювати культури та корми, які найкраще ростуть на сонячних системах. Економічні наслідки агроелектричної системи та продуктивності землі завдяки сонячним електростанціям спонукатимуть до впровадження сонячних фотоелектричних систем на фермах.