Källa: wcroc.cfans.umn.edu
Jordbruksindustrin förbrukar en enorm mängd fossilt bränsle i produktionen av mat, foder, fibrer och energi. Från elen som kyler mjölk, till bränslet som förbränns i skördetröskor och traktorer på spannmålsfält, till lastbilarna som tar ut varor på marknaden och till kvävegödseln som ger näring till växterna; jordbruksindustrin är fången på stora och konstanta leveranser av ett brett utbud av fossil energi. Jordbrukets beroende och törst efter fossila bränslen medför betydande ekonomiska, miljömässiga och sociala risker för nationen och världen. Agrivoltaics är ett sätt för producenter att kunna bli mindre beroende av fossila bränslen, sänka produktionskostnaderna, öka markeffektiviteten, förbättra foder och grödor för användning av mjölkboskap och öka mjölkproduktionen och hälsan hos mjölkkor. Att använda ett markmonterat solcellssystem i en mjölkmiljö kan ge mjölkkor skugga under extrema värmehändelser och ge lantbrukare en alternativ inkomstkälla.
Genom tidigare investeringar och institutionell erfarenhet inom forskning om förnybar energi och mejeriproduktion har University of Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) en globalt unik möjlighet att leda en ny grön revolution - en revolution som gör den energi som för närvarande konsumeras inom jordbruksindustrin grönare. . Morris mejeriverksamhet mjölkar 275 kor två gånger dagligen och är representativt för en medelstor Minnesota mjölkgård. Korna delas nästan jämnt mellan en konventionell och en certifierad ekologisk betesbesättning.
Det finns ingen forskning som har undersökt användningen av ett markmonterat solsystem för att ge skugga åt mjölkkor och för att fastställa effekterna på mjölkkor. Därför ville vårt team undersöka effekterna av skugga från solcellspaneler på produktion, hälsa och beteende hos betade mjölkkor. Under sommaren 2018 installerades ett 30 kilowatt markmonterat solsystem i en hage vid WCROC. Panelerna monterades 35˚ söderut och 8 till 10 fot från marken så att kor inte kunde nå panelerna. Solpanelerna var Heliene-paneler (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario och Minneapolis, MN) som använde Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) växelriktare och optimerare och installerades av Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Kostnadsökningen för att montera panelerna ovanför korna var minimal och den totala kostnaden var cirka $90,000.
Den betesmarkerade mjölkkostudien genomfördes från juni 2019 till september 2019. Tjugofyra korsade kor tilldelades en av två behandlingar: skugga från solceller eller ingen skugga. De no shade korna hade inte tillgång till någon skugga på bete. Alla kor hade en CowManager-öronmärkesensor för att registrera idisslande, ätande, ej aktiva och aktiva beteenden för alla kor. Dessutom placerades en SmaXtec-bolus i kons retikulum och registrerade inre kroppstemperatur, såväl som aktivitet och drickande av kor. Höga omgivningstemperaturer på dagtid under studien varierade från 81 till 93℉.
Nyans och no shade kor var likartade för beteendemätningar och flugantal på kor. Skuggkorna hade mindre överlag hög aktivitet än inga skuggkor, eftersom de stod under solpanelerna under de varma timmarna på dygnet. Dagliga dryckesanfall var liknande för kor. Andningsfrekvenserna för skuggade och inga skuggade kor var likartade under morgontimmarna, men under eftermiddagen hade skuggade kor lägre andningsfrekvens (66 andetag/min) än inga skuggade kor (78 andetag/min). Överraskande nog var mjölk-, fett- och proteinproduktionen inte annorlunda för kor oavsett om de hade skugga eller ingen skugga. Helt möjligt observerades ingen skillnad för produktionen eftersom korna endast låg i skuggan under 28 dagar av de 175 dagar korna betade under sommaren. Långtidseffekter av mjölkproduktionen kan ha observerats om kor varit i skuggan hela sommaren.
Resultat från kroppstemperatur per timme visar att inga skuggkor hade högre inre kroppstemperaturer (+1℉) än skuggkor från 13.00 till 24.00. Mellan mjölkningstiderna (kl. 10.00 till 20.00) hade skuggkorna lägre inre kroppstemperaturer än inga skuggkor. Alla kor hade liknande kroppstemperaturer under nattetid.
Baserat på resultaten av denna studie kan kor ha offrat betestid för att stå i skyddet av skuggan. Framtida forskning med vår solpanel kommer att undersöka kornas reproduktionsförmåga och långsiktiga effekter på mjölk-, fett- och proteinproduktion, kroppsvikt, kroppskondition och djurs hälsa och välbefinnande. Vår studie indikerar att agrovoltaik kan tillhandahålla en acceptabel metod för värmeminskning till betade mjölkkor, samt generera elektrisk energi för bönder, vilket minskar koldioxidavtrycket från mejeriverksamheten. I framtiden kommer vi att utforska spårningssystem för solenergi i djurgårdar, använda solpaneler som vindskydd för nötkreatur och utvärdera grödor och foder som kommer att växa bäst under solsystem. Ekonomiska effekter av det agrovoltaiska systemet och markproduktiviteten från solgårdar kommer att driva på antagandet av solcellssystem på gården.
