Avots: wcroc.cfans.umn.edu
Lauksaimniecības nozare patērē milzīgu daudzumu fosilā kurināmā pārtikas, barības, šķiedrvielu un enerģijas ražošanā. No elektrības, kas atdzesē pienu, līdz degvielai, ko sadedzina kombainos un traktoros labības laukos, līdz kravas automašīnām, kas ved preces tirgū, un slāpekļa mēslojumu, kas baro augus; lauksaimniecības nozare ir saistīta ar lielu un pastāvīgu plaša spektra fosilās enerģijas piegādi. Lauksaimniecības atkarība un alkas pēc fosilā kurināmā rada ievērojamus ekonomiskus, vides un sociālos riskus valstij un pasaulei. Agrovoltaics ir viens no veidiem, kā ražotāji varētu kļūt mazāk atkarīgi no fosilā kurināmā, samazināt ražošanas izmaksas, palielināt zemes efektivitāti, uzlabot lopbarību un labību piena liellopiem, kā arī palielināt piena ražošanu un slaucamo govju veselību. Zemē uzstādītas PV sistēmas izmantošana piena saimniecībā varētu nodrošināt ēnu slaucamajām govīm ārkārtēja karstuma laikā un nodrošināt lauksaimniekiem alternatīvus ienākumus.
Pateicoties iepriekš veiktajām investīcijām un institucionālajai pieredzei atjaunojamās enerģijas un piena ražošanas pētniecībā, Minesotas Universitātes Rietumu centrālajam pētniecības un atbalsta centram (WCROC) ir globāli unikāla iespēja vadīt jaunu zaļo revolūciju – revolūciju, kas uzlabo lauksaimniecības nozarē pašlaik patērēto enerģiju. . Morisas piena uzņēmums slauc 275 govis divas reizes dienā un pārstāv vidēja lieluma Minesotas piena fermu. Govis ir gandrīz vienmērīgi sadalītas starp tradicionālo un sertificētu bioloģisko ganāmpulku.
Nav pētījumu, kas pētītu uz zemes uzstādītas saules sistēmas izmantošanu, lai nodrošinātu ēnu slaucamām govīm un noteiktu ietekmi uz slaucamām govīm. Tāpēc mūsu komanda vēlējās izpētīt saules fotoelektrisko paneļu ēnas ietekmi uz ganībās audzētu slaucamo govju ražošanu, veselību un uzvedību. 2018. gada vasarā WCROC ganībās tika uzstādīta 30 kivatu uz zemes uzstādīta saules sistēma. Paneļi tika uzstādīti 35˚ dienvidu leņķī un 8 līdz 10 pēdu attālumā no zemes, lai govis nevarētu sasniegt paneļus. Saules paneļi bija Heliene paneļi (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario un Mineapolis, MN), izmantojot Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) invertorus un optimizētājus, un tos uzstādīja Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Izmaksu pieaugums par paneļu uzstādīšanu virs govīm bija minimāls, un kopējās izmaksas bija aptuveni 90 ASV dolāri,{7}}.
Pētījums ar slaucamām govīm ganībās tika veikts no 2019. gada jūnija līdz 2019. gada septembrim. Divdesmit četrām krustojuma govīm tika noteikts viens no diviem ārstēšanas veidiem: ēna no saules PV vai bez ēnas. Govīm bez ēnas ganībās nebija piekļuves nevienai ēnai. Visām govīm bija CowManager krotāliju sensors, lai reģistrētu visu govju atgremošanu, ēšanu, neaktīvu un aktīvo uzvedību. Tāpat SmaXtec boluss tika ievietots govs retikulā un reģistrēja iekšējo ķermeņa temperatūru, kā arī govju aktivitāti un dzeršanas lēkmes. Dienas augstā apkārtējās vides temperatūra pētījuma laikā bija no 81 līdz 93 ℉.
Govju ēnojums un bezkrāsains govju uzvedības mērījumi un govju mušu skaits bija līdzīgi. Ēnu govīm bija mazāka kopējā aktivitāte nekā govīm bez ēnojuma, jo tās karstajā diennakts laikā stāvēja zem saules paneļiem. Govīm ikdienas dzeršanas reizes bija līdzīgas. Elpošanas biežums ēnā govīm un govīm bez ēnas rīta stundās bija līdzīgs, bet pēcpusdienā ēnā govīm bija zemāks elpošanas ātrums (66 elpas/min) nekā govīm bez ēnas (78 elpas/min). Pārsteidzoši, ka piena, tauku un olbaltumvielu ražošana govīm neatšķīrās neatkarīgi no tā, vai tām bija ēnojums vai bez ēnas. Visticamāk, atšķirības ražošanā netika novērotas, jo govis ēnā atradās tikai 28 dienas no 175 dienām, ko govis ganīja vasarā. Ilgtermiņa piena ražošanas ietekme varētu būt novērota, ja govis visu vasaru atradās ēnā.
Stundu ķermeņa temperatūras rezultāti liecina, ka nevienai ēnas govīm nebija augstāka iekšējā ķermeņa temperatūra (+1℉) nekā ēnu govīm no pulksten 13:00 līdz 12:00. Starp slaukšanas laikiem (10:00 līdz 20:00) ēnu govīm bija zemāka iekšējā ķermeņa temperatūra nekā govīm bez ēnas. Visām govīm nakts stundās bija līdzīga ķermeņa temperatūra.
Pamatojoties uz šī pētījuma rezultātiem, govis, iespējams, ir upurējušas ganību laiku, lai stāvētu ēnā. Turpmākajos pētījumos ar mūsu saules paneli tiks pētīta govju reproduktīvā darbība un ilgtermiņa ietekme uz piena, tauku un olbaltumvielu ražošanu, ķermeņa svaru, ķermeņa stāvokli un dzīvnieku veselību un labklājību. Mūsu pētījums liecina, ka agrovoltaics var nodrošināt pieņemamu siltuma samazināšanas metodi ganībās esošajām slaucamajām govīm, kā arī ražot elektroenerģiju lauksaimniekiem, tādējādi samazinot piena ražošanas oglekļa pēdas nospiedumu. Nākotnē mēs pētīsim saules enerģijas izsekošanas sistēmas lopkopības saimniecībās, izmantosim saules paneļus kā vēja aizsargus liellopiem un novērtēsim labību un lopbarību, kas vislabāk augs saules sistēmās. Agroelektriskās sistēmas ekonomiskā ietekme un saules enerģijas fermu radītā zemes produktivitāte veicinās saules fotoelektrisko sistēmu ieviešanu saimniecībās.
