Allikas: wcroc.cfans.umn.edu
Põllumajandustööstus tarbib tohutul hulgal fossiilkütuseid toidu, sööda, kiudainete ja energia tootmiseks. Alates elektrist, mis jahutab piima, lõpetades kütusega, mida põletatakse kombainides ja traktorites viljapõldudel, lõpetades veoautodega, mis toovad kaupa turule, ja lõpetades taimi toitva lämmastikväetisega; põllumajandustööstus on mitmesuguste fossiilsete energiaallikate suurte ja pidevate varude vangistuses. Põllumajanduse sõltuvus ja janu fossiilkütuste järele toob kaasa olulisi majanduslikke, keskkonna- ja sotsiaalseid riske nii riigi kui ka maailma jaoks. Agrivoltaics on üks viis, kuidas tootjad võivad muutuda vähem sõltuvaks fossiilkütustest, alandada tootmiskulusid, suurendada maa tõhusust, parandada piimakarja sööta ja põllukultuure ning suurendada piimatoodangut ja piimalehmade tervist. Maapealse PV-süsteemi kasutamine piimanduses võib anda lüpsilehmadele äärmuslike kuumade sündmuste ajal varju ja pakkuda põllumeestele alternatiivseid sissetulekuallikaid.
Tänu varasematele investeeringutele ja institutsionaalsetele kogemustele taastuvenergia ja piimatootmise alastes uuringutes on Minnesota ülikooli Lääne-kesksel uurimis- ja teavituskeskusel (WCROC) maailmas ainulaadne võimalus juhtida uut rohelist revolutsiooni – revolutsiooni, mis muudab põllumajandustööstuses praegu tarbitava energia rohelisemaks. . Morrise piimandusettevõte lüpsab kaks korda päevas 275 lehma ja esindab Minnesota keskmise suurusega piimafarmi. Lehmad jagunevad peaaegu võrdselt tavapärase ja sertifitseeritud mahekarjakarja vahel.
Puuduvad uuringud, mis oleks uurinud maapealse päikesesüsteemi kasutamist lüpsilehmadele varju andmiseks ja selle mõju kindlakstegemiseks lüpsilehmadele. Seetõttu soovis meie meeskond uurida fotogalvaaniliste päikesepaneelide varju mõju karjatatud lüpsilehmade tootmisele, tervisele ja käitumisele. 2018. aasta suvel paigaldati WCROCi karjamaale 30-kilovatine maapealne päikesesüsteem. Paneelid paigaldati 35˚ lõunasse ja 8–10 jala kõrgusele maapinnast, nii et lehmad ei pääseks paneelideni. Päikesepaneelid olid Heliene paneelid (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario ja Minneapolis, MN), kasutades Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) invertereid ja optimeerijaid ning need paigaldas Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Lehmade kohale paneelide paigaldamise kulud olid minimaalsed ja kogumaksumus oli umbes 90 $,{7}}.
Karjatatud lüpsilehmade uuring viidi läbi 2019. aasta juunist kuni 2019. aasta septembrini. 24 ristandlehmale määrati üks kahest raviviisist: päikesevalguse eest varju või varjuta. Varjuta lehmadel ei olnud karjamaal juurdepääsu varjule. Kõigil lehmadel oli CowManageri kõrvamärgiandur, mis registreeris kõigi lehmade mäletsemise, söömise, mitteaktiivse ja aktiivse käitumise. Samuti pandi SmaXteci boolus lehma võrku ja registreeris sisemise kehatemperatuuri ning lehmade aktiivsuse ja joomise. Päevased kõrged temperatuurid olid uuringu ajal vahemikus 81 kuni 93 ℉.
Varjutatud ja varjutamata lehmad olid lehmade käitumise ja kärbeste arvu osas sarnased. Varjulehmade üldine kõrge aktiivsus oli väiksem kui varjutamata lehmadel, sest nad seisid kuumal päeval päikesepaneelide all. Lehmade igapäevased joomishood olid sarnased. Hingamissagedus varjus ja varjuta lehmadel oli hommikutundidel sarnane, kuid pärastlõunal oli varjus lehmadel madalam hingamissagedus (66 hingetõmmet/min) kui varjuta lehmadel (78 hingetõmmet/min). Üllataval kombel ei erinenud lehmade piima-, rasva- ja valgutootmine, olenemata sellest, kas neil oli varjund või ilma. Tõenäoliselt toodangu osas erinevust ei täheldatud, kuna lehmad olid varju all vaid 28 päeva 175 päevast, mil lehmad suvist karjatasid. Piimatoodangu pikaajalisi mõjusid võis täheldada, kui lehmad olid terve suve varju all.
Tunnipõhised kehatemperatuuri tulemused näitavad, et ühelgi varjulehmal ei olnud kella 13.00–12.00 kõrgemat sisemist kehatemperatuuri (+1℉) kui varjulehmadel. Lüpsiaegade vahel (kell 10.00–20.00) oli varjutatud lehmade sisetemperatuur madalam kui varjutamata lehmadel. Kõigil lehmadel oli öötundidel sarnane kehatemperatuur.
Selle uuringu tulemuste põhjal võisid lehmad ohverdada karjatamisaega, et varjus seista. Tulevased uuringud meie päikesepaneeliga uurivad lehmade paljunemisvõimet ning pikaajalist mõju piima-, rasva- ja valgutoodangule, kehakaalule, kehaseisundile ning loomade tervisele ja heaolule. Meie uuring näitab, et agrovoltaika võib pakkuda karjamaal peetavatele lüpsilehmadele vastuvõetavat soojuse vähendamise meetodit, samuti põllumajandustootjate jaoks elektrienergia tootmist, vähendades seega piimanduse süsiniku jalajälge. Tulevikus uurime loomakasvatusfarmides päikeseenergia jälgimissüsteeme, kasutame veiste tuuletõkkena päikesepaneele ning hindame põllukultuure ja sööta, mis päikesesüsteemides kõige paremini kasvavad. Põllumajanduse süsteemi majanduslikud mõjud ja päikesepõletusfarmide maa tootlikkus soodustavad fotogalvaaniliste päikesesüsteemide kasutuselevõttu põllumajandusettevõtetes.
