Kilde: wcroc.cfans.umn.edu
Landbrugsindustrien bruger en enorm mængde fossilt brændstof i produktionen af fødevarer, foder, fibre og energi. Fra elektriciteten, der køler mælk, til brændstoffet, der forbrændes i mejetærskere og traktorer på kornmarker, til lastbilerne, der bringer varer på markedet, og til kvælstofgødningen, der nærer planter; landbrugsindustrien er fanget af store og konstante forsyninger af en bred vifte af fossil energi. Landbrugets afhængighed og tørst efter fossilt brændstof medfører betydelige økonomiske, miljømæssige og sociale risici for nationen og verden. Agrivoltaics er en måde, producenter kan være i stand til at blive mindre afhængige af fossile brændstoffer på, lavere produktionsomkostninger, øge jordens effektivitet, forbedre foder og afgrøder til brug for malkekvæg og øge mælkeproduktionen og sundheden hos malkekøer. Brug af et jordmonteret solcelleanlæg i malkekøer kan give skygge til malkekøer under ekstreme varmebegivenheder og give landmændene et alternativt indtægtsmiddel.
Gennem tidligere investeringer og institutionel erfaring inden for vedvarende energi og mejeriproduktionsforskning har University of Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) en globalt unik mulighed for at lede en ny grøn revolution - en revolution, der gør den energi, der i øjeblikket forbruges inden for landbrugsindustrien, grønnere. . Morris-mejeridriften malker 275 køer to gange dagligt og er repræsentativ for en mellemstor Minnesota-mælkekvæg. Køerne er fordelt næsten ligeligt mellem en konventionel og en certificeret økologisk græsningsbesætning.
Der er ingen forskning, der har undersøgt brugen af et jordmonteret solsystem til at give skygge til malkekøer og til at bestemme effekterne på malkekøer. Derfor ønskede vores team at undersøge virkningerne af skygge fra solcellepaneler på produktion, sundhed og adfærd hos malkekøer på græs. I løbet af sommeren 2018 blev et 30 kilowatt jordmonteret solcelleanlæg installeret på en græsgang ved WCROC. Panelerne blev monteret i 35˚ syd og 8 til 10 fod fra jorden, så køerne ikke kunne nå panelerne. Solpanelerne var Heliene-paneler (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario og Minneapolis, MN) ved hjælp af Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) invertere og optimizere og blev installeret af Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Omkostningsstigningen for at montere panelerne over køerne var minimal, og de samlede omkostninger var omkring $90,000.
Undersøgelsen af malkekøer på græs blev udført fra juni 2019 til september 2019. Fireogtyve krydsningskøer blev tildelt en af to behandlinger: skygge fra solcelleanlæg eller ingen skygge. Køerne uden skygge havde ikke adgang til skygge på græs. Alle køer havde en CowManager-øremærkesensor til at registrere drøvtygnings-, æde-, ikke-aktiv og aktiv adfærd for alle køer. Der blev også anbragt en SmaXtec-bolus i koens reticulum og registreret indre kropstemperatur samt køernes aktivitet og drikkeanfald. Omgivende høje temperaturer i dagtimerne under undersøgelsen varierede fra 81 til 93℉.
Skygge og ingen skygge køer var ens for adfærdsmålinger og flueantal på køer. Skyggekøerne havde generelt mindre høj aktivitet end ingen skyggekøer, fordi de stod under solpanelerne i de varme timer på dagen. Daglige drikkeanfald var ens for køer. Respirationsfrekvenserne for køer i skygge og uden skygge var ens i morgentimerne, men i løbet af eftermiddagen havde skyggekøer lavere respirationsfrekvenser (66 vejrtrækninger/min) end køer uden skygge (78 vejrtrækninger/min). Overraskende nok var mælke-, fedt- og proteinproduktionen ikke anderledes for køer, uanset om de havde skygge eller ingen skygge. Der blev muligvis ikke observeret nogen forskel for produktionen, fordi køerne kun var i skyggen i 28 dage af de 175 dage, køerne græssede i løbet af sommeren. Langtidseffekter af mælkeproduktionen kan have været observeret, hvis køerne havde været i skyggen hele sommeren.
Timelige kropstemperaturresultater viser, at ingen skyggekøer havde højere indre kropstemperaturer (+1℉) end skyggekøer fra kl. 13.00 til kl. 12.00. Mellem malketider (kl. 10.00 til 20.00) havde skyggekøerne lavere indre kropstemperaturer end ingen skyggekøer. Alle køer havde ens kropstemperaturer i nattetimerne.
Baseret på resultaterne af denne undersøgelse kan køer have ofret græsningstid for at stå i skyggens beskyttelse. Fremtidig forskning med vores solpanel vil undersøge køernes reproduktionsevne og langsigtede virkninger på mælke-, fedt- og proteinproduktion, kropsvægt, kropstilstand og dyresundhed og -velvære. Vores undersøgelse indikerer, at agrovoltaik kan give en acceptabel metode til varmereduktion til malkekøer på græs, såvel som at generere elektrisk energi til landmænd og dermed reducere kulstofaftrykket fra malkedriften. I fremtiden vil vi udforske sporingssystemer til solenergi i husdyrbrug, bruge solpaneler som vindfang til kvæg og evaluere afgrøder og foder, der vil vokse bedst under solsystemer. Økonomiske påvirkninger af det agrovoltaiske system og jordproduktivitet fra solfarme vil drive adoptionen af solcelleanlæg på gården.
