Izvor: wcroc.cfans.umn.edu
Poljoprivredna industrija troši golemu količinu fosilnih goriva u proizvodnji hrane, stočne hrane, vlakana i energije. Od električne energije koja hladi mlijeko, do goriva koje se sagorijeva u kombajnima i traktorima na žitnim poljima, do kamiona koji dovoze robu na tržište i do dušičnog gnojiva koje hrani biljke; poljoprivredna industrija je zarobljena velikim i stalnim zalihama širokog spektra fosilne energije. Ovisnost poljoprivrede i žeđ za fosilnim gorivima nosi značajne ekonomske, ekološke i društvene rizike za naciju i svijet. Agrivoltaika je jedan od načina na koji bi proizvođači mogli postati manje ovisni o fosilnim gorivima, smanjiti troškove proizvodnje, povećati učinkovitost zemljišta, poboljšati krmu i usjeve za korištenje mliječnih goveda te povećati proizvodnju mlijeka i zdravlje mliječnih krava. Korištenje prizemnog fotonaponskog sustava u mljekarama moglo bi pružiti hlad mliječnim kravama tijekom ekstremnih vrućina i omogućiti farmerima alternativni način zarade.
Kroz prošla ulaganja i institucionalno iskustvo u istraživanju obnovljive energije i proizvodnje mlijeka, Središnji istraživački i informativni centar Sveučilišta Minnesote (WCROC) ima globalno jedinstvenu priliku voditi novu zelenu revoluciju - revoluciju koja ozelenjava energiju koja se trenutno troši u poljoprivrednoj industriji . Mliječna tvornica Morris dva puta dnevno muze 275 krava i predstavlja mliječnu farmu srednje veličine u Minnesoti. Krave su gotovo ravnomjerno podijeljene između konvencionalnog i certificiranog organskog stada na ispaši.
Ne postoje istraživanja koja su istraživala korištenje prizemnog solarnog sustava za pružanje hlada mliječnim kravama i utvrđivanje učinaka na mliječne krave. Stoga je naš tim želio istražiti učinke sjene solarnih fotonaponskih panela na proizvodnju, zdravlje i ponašanje mliječnih krava na ispaši. Tijekom ljeta 2018. solarni sustav snage 30 kilovata postavljen na zemlju postavljen je na pašnjaku u WCROC-u. Paneli su montirani na 35˚ južno i 8 do 10 stopa od tla kako krave ne bi mogle doprijeti do panela. Solarni paneli bili su Heliene paneli (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario i Minneapolis, MN) koji su koristili pretvarače i optimizatore Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA), a instalirao ih je Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Povećanje troškova za postavljanje ploča iznad krava bilo je minimalno, a ukupni trošak iznosio je oko 90 USD,000.
Studija o pašnjačkim mliječnim kravama provedena je od lipnja 2019. do rujna 2019. Dvadeset četiri krave križanca dodijeljene su jednom od dva tretmana: sjeni od solarne PV ili bez sjene. Krave bez hlada nisu imale pristup nikakvom hladu na pašnjaku. Sve su krave imale CowManager senzor za ušnu markicu za bilježenje preživača, jedenja, neaktivnosti i aktivnog ponašanja za sve krave. Također, SmaXtec bolus stavljen je u retikulum krave i bilježena je unutarnja tjelesna temperatura, kao i aktivnost i ispijanje krava. Visoke dnevne temperature okoline tijekom studije kretale su se od 81 do 93 ℉.
Krave u sjeni i bez sjene bile su slične za mjerenje ponašanja i broj muha na kravama. Krave u sjeni imale su manje ukupne aktivnosti nego krave bez sjene, jer su stajale ispod solarnih ploča tijekom vrućih sati dana. Svakodnevni napadi pića bili su slični za krave. Stope disanja za krave u hladu i bez hlada bile su slične tijekom jutarnjih sati, ali su tijekom poslijepodneva krave u hladu imale niže stope disanja (66 udisaja/min) nego krave bez hlada (78 udisaja/min). Iznenađujuće, proizvodnja mlijeka, masti i bjelančevina nije bila različita za krave bez obzira imale li hlada ili bez nje. Vrlo je moguće da nije uočena razlika u proizvodnji jer su krave bile u sjeni samo 28 dana od 175 dana koliko su krave bile na ispaši tijekom ljeta. Dugoročni učinci proizvodnje mlijeka mogli su se uočiti da su krave cijelo ljeto bile u sjeni.
Rezultati tjelesne temperature po satu pokazuju da nijedna krava u sjeni nije imala veću unutarnju tjelesnu temperaturu (+1℉) od krava u sjeni od 13:00 do 12:00 ponoći. Između vremena mužnje (od 10 do 20 sati), krave u sjeni imale su nižu unutarnju tjelesnu temperaturu nego krave bez sjene. Sve su krave imale sličnu tjelesnu temperaturu tijekom noćnih sati.
Na temelju rezultata ove studije, krave su možda žrtvovale vrijeme ispaše kako bi stajale u zaštićenoj sjeni. Buduća istraživanja s našom solarnom pločom istraživat će reproduktivne performanse krava i dugoročne učinke na proizvodnju mlijeka, masti i proteina, tjelesnu težinu, tjelesnu kondiciju te zdravlje i dobrobit životinja. Naša studija pokazuje da agrivoltaika može pružiti prihvatljivu metodu smanjenja topline za pašnjake mliječne krave, kao i generiranje električne energije za farmere, čime se smanjuje ugljični otisak rada mljekare. U budućnosti ćemo istraživati sustave praćenja za solarnu energiju na stočnim farmama, koristeći solarne panele kao zaštitu od vjetra za stoku i procjenjujući usjeve i stočnu hranu koji će najbolje rasti pod solarnim sustavima. Ekonomski utjecaj agronaponskog sustava i produktivnosti zemljišta iz solarnih farmi potaknut će usvajanje solarnih fotonaponskih sustava na farmi.