Font: wcroc.cfans.umn.edu
La indústria agrícola consumeix una quantitat immensa de combustibles fòssils en la producció d'aliments, pinsos, fibra i energia. Des de l'electricitat que refreda la llet, fins al combustible que es crema a les cosechadores i els tractors als camps de cereals, als camions que porten mercaderies al mercat, passant per l'adob nitrogenat que nodreix les plantes; la indústria agrícola és captiva de subministraments importants i constants d'una àmplia gamma d'energia fòssil. La dependència de l'agricultura i la set dels combustibles fòssils comporta importants riscos econòmics, ambientals i socials per a la nació i el món. L'agrovoltaica és una manera en què els productors podrien ser menys dependents dels combustibles fòssils, reduir els costos de producció, augmentar l'eficiència de la terra, millorar els farratges i els cultius per al bestiar lleter i augmentar la producció de llet i la salut de les vaques lleteres. L'ús d'un sistema fotovoltaic muntat a terra en un entorn lleter podria proporcionar ombra a les vaques lleteres durant els esdeveniments de calor extrema i proporcionar als agricultors un mitjà alternatiu d'ingressos.
A través d'inversions passades i experiència institucional en investigació d'energies renovables i producció de lactis, el Centre d'Investigació i Divulgació Central Oest de la Universitat de Minnesota (WCROC) té una oportunitat única a nivell mundial per liderar una nova revolució verda: una revolució que ecologitza l'energia que es consumeix actualment a la indústria agrícola. . L'operació lletera Morris muny 275 vaques dues vegades al dia i és representativa d'una granja lletera de mida mitjana de Minnesota. Les vaques es reparteixen gairebé a parts iguals entre un ramat de pasturatge convencional i un ramat de pastura ecològic certificat.
No hi ha cap investigació que hagi investigat l'ús d'un sistema solar muntat a terra per donar ombra a les vaques lleteres i per determinar els efectes sobre les vaques lleteres. Per tant, el nostre equip volia investigar els efectes de l'ombra dels panells solars fotovoltaics sobre la producció, la salut i el comportament de les vaques lleteres pasturades. Durant l'estiu del 2018, es va instal·lar un sistema solar a terra de 30 quilowatts en una pastura del WCROC. Els panells es van muntar a 35˚ al sud i de 8 a 10 peus del terra perquè les vaques no poguessin arribar als panells. Els panells solars eren panells Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario i Minneapolis, MN) amb inversors i optimitzadors Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) i van ser instal·lats per Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). L'augment del cost per muntar els panells per sobre de les vaques va ser mínim i el cost total va ser d'uns 90 $,000.
L'estudi de vaques lleteres pasturades es va dur a terme des del juny del 2019 fins al setembre del 2019. Vint-i-quatre vaques mestes es van assignar a un dels dos tractaments: ombra amb fotovoltaica o sense ombra. Les vaques sense ombra no tenien accés a cap ombra a la pastura. Totes les vaques tenien un sensor d'etiqueta a l'orella CowManager per registrar els comportaments de rumiació, menjar, no actius i actius de totes les vaques. A més, es va col·locar un bol SmaXtec al reticle de la vaca i es va registrar la temperatura corporal interna, així com l'activitat i els episodis de beguda de les vaques. Les altes temperatures ambientals diürnes durant l'estudi van oscil·lar entre 81 i 93 ℉.
Les vaques amb ombra i les vaques sense ombra eren similars per a les mesures de comportament i el nombre de mosques a les vaques. Les vaques d'ombra tenien una activitat general menys alta que les vaques d'ombra, perquè estaven parades sota els panells solars durant les hores de calor del dia. Les begudes diàries eren similars per a les vaques. Les taxes de respiració per a les vaques d'ombra i les sense ombra eren similars durant les hores del matí, però durant la tarda, les vaques d'ombra tenien taxes de respiració més baixes (66 respiracions/min) que les vaques sense ombra (78 respiracions/min). Sorprenentment, la producció de llet, greixos i proteïnes no era diferent per a les vaques tant si tenien ombra com si no tenien ombra. Molt possiblement, no es va observar cap diferència per a la producció perquè les vaques només van estar a l'ombra durant 28 dies dels 175 dies que les vaques van pasturar durant l'estiu. Es podrien haver observat efectes a llarg termini de la producció de llet si les vaques haguessin estat a l'ombra durant tot l'estiu.
Els resultats horàries de temperatura corporal mostren que cap vaca d'ombra va tenir temperatures corporals internes més altes (+1℉) que les vaques d'ombra des de les 13:00 fins a les 12 de la nit. Entre les hores de munyida (de 10 a 20 hores), les vaques d'ombra tenien temperatures corporals internes més baixes que les vaques d'ombra. Totes les vaques tenien temperatures corporals similars durant les hores nocturnes.
D'acord amb els resultats d'aquest estudi, les vaques poden haver sacrificat el temps de pastura per mantenir-se a la protecció de l'ombra. La investigació futura amb el nostre panell solar investigarà el rendiment reproductiu de les vaques i els efectes a llarg termini sobre la producció de llet, greixos i proteïnes, el pes corporal, la condició corporal i la salut i el benestar dels animals. El nostre estudi indica que l'agrovoltaica pot proporcionar un mètode acceptable per reduir la calor a les vaques lleteres pasturades, així com generar energia elèctrica per als agricultors, reduint així la petjada de carboni de l'explotació lletera. En el futur, explorarem sistemes de seguiment de l'energia solar a les granges ramaderes, utilitzarem panells solars com a paravents per al bestiar i avaluarem els cultius i els farratges que creixeran millor sota sistemes solars. Els impactes econòmics del sistema agrovoltaic i la productivitat de la terra de les granges solars impulsaran l'adopció de sistemes solars fotovoltaics a les granges.
