Источник: wcroc.cfans.umn.edu
Сельскохозяйственная промышленность потребляет огромное количество ископаемого топлива при производстве продуктов питания, кормов, волокон и энергии. От электричества, охлаждающего молоко, до топлива, сжигаемого в комбайнах и тракторах на зерновых полях, до грузовиков, доставляющих товары на рынок, и до азотных удобрений, питающих растения; сельскохозяйственная промышленность находится в плену больших и постоянных поставок широкого спектра ископаемых энергоносителей. Зависимость сельского хозяйства и жажда ископаемого топлива несут значительные экономические, экологические и социальные риски для страны и мира. Агривольтаика – это один из способов, с помощью которого производители могут стать менее зависимыми от ископаемого топлива, снизить производственные затраты, повысить эффективность использования земель, улучшить корма и урожай для использования молочным скотом, а также увеличить производство молока и здоровье молочных коров. Использование наземной фотоэлектрической системы на молочных фермах может обеспечить тень дойным коровам во время сильной жары и предоставить фермерам альтернативный источник дохода.
Благодаря прошлым инвестициям и институциональному опыту в исследованиях в области возобновляемых источников энергии и молочного производства, Центральный научно-исследовательский и информационно-просветительский центр Университета Миннесоты (WCROC) имеет уникальную глобальную возможность возглавить новую зеленую революцию - революцию, которая позволит озеленить энергию, потребляемую в настоящее время в сельскохозяйственной отрасли. . Молочное предприятие Морриса доит 275 коров два раза в день и является типичным представителем молочной фермы среднего размера в Миннесоте. Коровы почти поровну разделены на традиционное и сертифицированное органическое пастбищное стадо.
Не существует исследований, в которых изучалось бы использование наземной солнечной системы для обеспечения тени дойным коровам и определения воздействия на дойных коров. Поэтому наша команда хотела изучить влияние тени от солнечных фотоэлектрических панелей на продуктивность, здоровье и поведение пастбищных молочных коров. Летом 2018 года на пастбище WCROC была установлена наземная солнечная система мощностью 30 киловатт. Панели были установлены под углом 35˚ к югу и на высоте 8–10 футов от земли, чтобы коровы не могли добраться до панелей. Солнечные панели представляли собой панели Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Мари, Онтарио и Миннеаполис, Миннесота) с использованием инверторов и оптимизаторов Solar Edge (Solar Edge, Фремонт, Калифорния) и были установлены компанией Zenergy (Zenergy, Себека, Миннесота). Увеличение стоимости монтажа панелей над коровами было минимальным, а общая стоимость составила около 90 долларов США000.
Исследование пастбищных молочных коров проводилось с июня 2019 года по сентябрь 2019 года. Двадцать четыре помесных коровы получали один из двух методов лечения: затенение от солнечных фотоэлектрических систем или отсутствие тени. У коров, не имеющих тени, не было доступа к тени на пастбище. У всех коров был датчик ушной бирки CowManager, который фиксировал жевание, прием пищи, неактивное и активное поведение всех коров. Также болюс SmaXtec помещался в ретикулум коровы и регистрировал внутреннюю температуру тела, а также активность и приступы питья коров. Дневные высокие температуры окружающей среды во время исследования колебались от 81 до 93℉.
Коровы, находящиеся в тени и без тени, были схожи по поведенческим показателям и количеству мух на коровах. Теневые коровы в целом имели меньшую высокую активность, чем коровы, не теневые, потому что в жаркие часы дня они стояли под солнечными батареями. Ежедневные попойки у коров были аналогичны. Частота дыхания у тенистых и нетенистых коров была одинаковой в утренние часы, но во второй половине дня у теневых коров была более низкая частота дыхания (66 вдохов/мин), чем у коров, не теневых (78 вдохов/мин). Удивительно, но производство молока, жира и белка у коров не различалось независимо от того, была ли у них тень или нет тени. Вполне возможно, что никакой разницы в продуктивности не наблюдалось, поскольку коровы находились в тени только 28 дней из 175 дней, когда коровы выпасались летом. Долгосрочные последствия для производства молока можно было бы наблюдать, если бы коровы все лето находились в тени.
Результаты почасовой температуры тела показывают, что ни одна тенистая корова не имела более высокой внутренней температуры тела (+1℉), чем теневые коровы, с 13:00 до 12 ночи. Между дойками (с 10:00 до 20:00) у тенистых коров внутренняя температура тела была ниже, чем у коров, не содержащих тени. Все коровы имели одинаковую температуру тела в ночные часы.
Судя по результатам этого исследования, коровы, возможно, жертвовали временем пастбища, чтобы стоять под защитой тени. Будущие исследования с использованием нашей солнечной панели позволят изучить репродуктивные способности коров, а также долгосрочное влияние на производство молока, жиров и белков, массу тела, кондицию тела, а также здоровье и благополучие животных. Наше исследование показывает, что агривольтаика может стать приемлемым методом снижения температуры для пастбищных молочных коров, а также выработки электроэнергии для фермеров, тем самым уменьшая выбросы углекислого газа в результате молочной деятельности. В будущем мы будем изучать системы отслеживания солнечной энергии на животноводческих фермах, использовать солнечные панели в качестве ветрозащитных полос для крупного рогатого скота и оценивать сельскохозяйственные культуры и корма, которые будут лучше всего расти в солнечных системах. Экономическое воздействие агроэлектрической системы и продуктивность земель солнечных ферм будут способствовать внедрению солнечных фотоэлектрических систем на фермах.
