Πηγή: wcroc.cfans.umn.edu
Η γεωργική βιομηχανία καταναλώνει τεράστια ποσότητα ορυκτών καυσίμων για την παραγωγή τροφίμων, ζωοτροφών, φυτικών ινών και ενέργειας. Από τον ηλεκτρισμό που ψύχει το γάλα, μέχρι τα καύσιμα που καίγονται σε καμπίνες και τρακτέρ στα χωράφια με σιτηρά, στα φορτηγά που φέρνουν αγαθά στην αγορά και στο αζωτούχο λίπασμα που τρέφει τα φυτά. η γεωργική βιομηχανία είναι δέσμια μεγάλων και σταθερών προμηθειών ενός ευρέος φάσματος ορυκτών ενέργειας. Η εξάρτηση και η δίψα της γεωργίας για ορυκτά καύσιμα εγκυμονεί σημαντικούς οικονομικούς, περιβαλλοντικούς και κοινωνικούς κινδύνους για το έθνος και τον κόσμο. Τα αγροβολταϊκά είναι ένας τρόπος για να μπορέσουν οι παραγωγοί να εξαρτηθούν λιγότερο από τα ορυκτά καύσιμα, να μειώσουν το κόστος παραγωγής, να αυξήσουν την αποδοτικότητα της γης, να βελτιώσουν τις ζωοτροφές και τις καλλιέργειες για χρήση από γαλακτοπαραγωγά βοοειδή και να αυξήσουν την παραγωγή γάλακτος και την υγεία των αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. Η χρήση ενός επίγειου φωτοβολταϊκού συστήματος σε περιβάλλον γαλακτοπαραγωγής θα μπορούσε να προσφέρει σκιά στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής κατά τη διάρκεια ακραίων θερμοκρασιών και να παρέχει στους αγρότες ένα εναλλακτικό μέσο εισοδήματος.
Μέσω προηγούμενων επενδύσεων και θεσμικής εμπειρίας στην έρευνα για τις ανανεώσιμες πηγές ενέργειας και την παραγωγή γαλακτοκομικών προϊόντων, το University of Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) έχει μια παγκόσμια μοναδική ευκαιρία να ηγηθεί μιας νέας πράσινης επανάστασης - μια επανάσταση που πράσινη ενέργεια που καταναλώνεται σήμερα στη γεωργική βιομηχανία . Η γαλακτοκομική επιχείρηση Morris αρμέγει 275 αγελάδες δύο φορές την ημέρα και είναι αντιπροσωπευτική μιας μεσαίου μεγέθους γαλακτοπαραγωγής της Μινεσότα. Οι αγελάδες χωρίζονται σχεδόν ομοιόμορφα μεταξύ ενός συμβατικού και ενός πιστοποιημένου κοπαδιού βιολογικής βοσκής.
Δεν υπάρχει έρευνα που να έχει διερευνήσει τη χρήση ενός επίγειου ηλιακού συστήματος για την παροχή σκιάς στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής και τον προσδιορισμό των επιπτώσεων στις αγελάδες γαλακτοπαραγωγής. Ως εκ τούτου, η ομάδα μας ήθελε να διερευνήσει τις επιπτώσεις της σκιάς από τα ηλιακά φωτοβολταϊκά πάνελ στην παραγωγή, την υγεία και τη συμπεριφορά των βοσκήσιμων αγελάδων γαλακτοπαραγωγής. Κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού του 2018, εγκαταστάθηκε ένα επίγειο ηλιακό σύστημα ισχύος 30 κιλοβατών σε βοσκότοπο στο WCROC. Τα πάνελ τοποθετήθηκαν σε 35˚ νότια και 8 έως 10 πόδια από το έδαφος, έτσι ώστε οι αγελάδες να μην μπορούν να φτάσουν στα πάνελ. Τα ηλιακά πάνελ ήταν πάνελ Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario and Minneapolis, MN) χρησιμοποιώντας μετατροπείς και βελτιστοποιητές Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) και εγκαταστάθηκαν από τη Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Η αύξηση του κόστους για την τοποθέτηση των πάνελ πάνω από τις αγελάδες ήταν ελάχιστη και το συνολικό κόστος ήταν περίπου $90,000.
Η μελέτη βοσκής αγελάδων γαλακτοπαραγωγής διεξήχθη από τον Ιούνιο του 2019 έως τον Σεπτέμβριο του 2019. Είκοσι τέσσερις διασταυρούμενες αγελάδες ανατέθηκαν σε μία από τις δύο θεραπείες: σκιά από ηλιακή φωτοβολταϊκή ή χωρίς σκιά. Οι αγελάδες χωρίς σκιά δεν είχαν πρόσβαση σε καμία σκιά στο βοσκότοπο. Όλες οι αγελάδες διέθεταν αισθητήρα αυτιών CowManager για την καταγραφή των μηρυκαστικών, της κατανάλωσης, των μη ενεργών και ενεργών συμπεριφορών για όλες τις αγελάδες. Επίσης, τοποθετήθηκε bolus SmaXtec στο δίκτυο της αγελάδας και καταγράφηκε η εσωτερική θερμοκρασία του σώματος, καθώς και η δραστηριότητα και οι περιόδους κατανάλωσης αλκοόλ των αγελάδων. Οι υψηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος κατά τη διάρκεια της μελέτης κυμαίνονταν κατά τη διάρκεια της ημέρας από 81 έως 93 ℉.
Οι αγελάδες σκιάς και χωρίς σκιά ήταν παρόμοιες για μετρήσεις συμπεριφοράς και αριθμούς μυγών στις αγελάδες. Οι σκιώδεις αγελάδες είχαν λιγότερη συνολική υψηλή δραστηριότητα από ό,τι οι αγελάδες χωρίς σκιά, επειδή στέκονταν κάτω από τους ηλιακούς συλλέκτες τις ζεστές ώρες της ημέρας. Οι καθημερινές περίοδοι κατανάλωσης οινοπνεύματος ήταν παρόμοιες για τις αγελάδες. Οι ρυθμοί αναπνοής για τις σκιερές και τις αγελάδες χωρίς σκιά ήταν παρόμοιοι κατά τις πρωινές ώρες, αλλά κατά τη διάρκεια του απογεύματος, οι αγελάδες σκιά είχαν χαμηλότερους ρυθμούς αναπνοής (66 αναπνοές/λεπτό) από τις αγελάδες χωρίς σκιά (78 αναπνοές/λεπτό). Παραδόξως, η παραγωγή γάλακτος, λίπους και πρωτεΐνης δεν ήταν διαφορετική για τις αγελάδες είτε είχαν σκιά είτε δεν είχαν σκιά. Πιθανότατα, δεν παρατηρήθηκε διαφορά για την παραγωγή, επειδή οι αγελάδες ήταν κάτω από τη σκιά μόνο για 28 ημέρες από τις 175 ημέρες που έβοσκαν κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού. Μακροπρόθεσμες επιπτώσεις της παραγωγής γάλακτος μπορεί να έχουν παρατηρηθεί εάν οι αγελάδες ήταν κάτω από τη σκιά για ολόκληρο το καλοκαίρι.
Τα αποτελέσματα ωριαίας θερμοκρασίας σώματος δείχνουν ότι καμία αγελάδα σκίασης δεν είχε μεγαλύτερες εσωτερικές θερμοκρασίες σώματος (+1℉) από τις αγελάδες σκιά από τη 1 μ.μ. έως τις 12 τα μεσάνυχτα. Μεταξύ των χρόνων αρμέγματος (10 π.μ. έως 8 μ.μ.), οι αγελάδες σκιά είχαν χαμηλότερες εσωτερικές θερμοκρασίες σώματος από τις αγελάδες χωρίς σκιά. Όλες οι αγελάδες είχαν παρόμοιες θερμοκρασίες σώματος τις νυχτερινές ώρες.
Με βάση τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης, οι αγελάδες μπορεί να έχουν θυσιάσει χρόνο βοσκής για να σταθούν στην προστασία της σκιάς. Μελλοντική έρευνα με το ηλιακό μας πάνελ θα διερευνήσει την αναπαραγωγική απόδοση των αγελάδων και τις μακροπρόθεσμες επιπτώσεις στην παραγωγή γάλακτος, λίπους και πρωτεΐνης, σωματικό βάρος, κατάσταση σώματος και υγεία και ευημερία των ζώων. Η μελέτη μας δείχνει ότι τα αγροβολταϊκά μπορεί να παρέχουν μια αποδεκτή μέθοδο μείωσης της θερμότητας σε βοσκήσιμες αγελάδες γαλακτοπαραγωγής, καθώς και να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια για τους αγρότες, μειώνοντας έτσι το αποτύπωμα άνθρακα της λειτουργίας γαλακτοπαραγωγής. Στο μέλλον, θα διερευνήσουμε συστήματα παρακολούθησης ηλιακής ενέργειας σε κτηνοτροφικές εκμεταλλεύσεις, χρησιμοποιώντας ηλιακούς συλλέκτες ως ανεμοφράκτες για βοοειδή και αξιολογώντας τις καλλιέργειες και τα κτηνοτροφικά προϊόντα που θα αναπτυχθούν καλύτερα στα ηλιακά συστήματα. Οι οικονομικές επιπτώσεις του αγροβολταϊκού συστήματος και η παραγωγικότητα της γης από τα ηλιακά πάρκα θα οδηγήσουν στην υιοθέτηση ηλιακών φωτοβολταϊκών συστημάτων στο αγρόκτημα.
