Heimild: wcroc.cfans.umn.edu
Landbúnaðariðnaðurinn eyðir gríðarlegu magni af jarðefnaeldsneyti við framleiðslu á matvælum, fóðri, trefjum og orku. Allt frá rafmagninu sem kælir mjólkina, til eldsneytis sem brennt er í shorturum og dráttarvélum á kornökrum, til vörubíla sem koma með vörur á markað og til köfnunarefnisáburðar sem nærir plöntur; landbúnaðariðnaðurinn er bundinn í miklum og stöðugum birgðum af fjölbreyttri jarðefnaorku. Ósjálfstæði og þorsti landbúnaðar í jarðefnaeldsneyti hefur í för með sér verulega efnahagslega, umhverfislega og félagslega áhættu fyrir þjóðina og heiminn. Landbúnaðarvökva er ein leið til að framleiðendur geti orðið minna háðir jarðefnaeldsneyti, lækkað framleiðslukostnað, aukið landnýtni, bætt fóður og uppskeru til notkunar fyrir mjólkurnauta og aukið mjólkurframleiðslu og heilsu mjólkurkúa. Notkun á jörð-festu PV kerfi í mjólkurframleiðslu umhverfi gæti veitt skugga á mjólkurkúm á meðan mikill hiti atburðir og veita bændum aðra tekjumöguleika.
Með fyrri fjárfestingum og stofnanareynslu í rannsóknum á endurnýjanlegri orku og mjólkurframleiðslu hefur University of Minnesota West Central Research and Outreach Center (WCROC) einstakt tækifæri á heimsvísu til að leiða nýja græna byltingu - byltingu sem grænkar orku sem nú er neytt innan landbúnaðariðnaðarins. . Mjólkurfyrirtækið Morris mjólkar 275 kýr tvisvar á dag og er fulltrúi meðalstórs mjólkurbús í Minnesota. Kýrnar skiptast nánast jafnt á milli hefðbundinnar og vottaðs lífrænnar beitarhjarðar.
Það eru engar rannsóknir sem hafa rannsakað notkun sólkerfis á jörðu niðri til að veita mjólkurkýr skugga og ákvarða áhrif á mjólkurkýr. Þess vegna vildi teymið okkar kanna áhrif skugga frá sólarrafhlöðum á framleiðslu, heilsu og hegðun beitar mjólkurkúa. Sumarið 2018 var 30 kílóvatta jarðbundið sólkerfi sett upp í haga á WCROC. Spjöldin voru sett upp í 35˚ suður og 8 til 10 fet frá jörðu þannig að kýr náðu ekki til spjaldanna. Sólarrafhlöðurnar voru Heliene spjöld (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario og Minneapolis, MN) með Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) invertara og hagræðingartæki og voru sett upp af Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Kostnaðaraukningin við að festa spjöldin fyrir ofan kýrnar var í lágmarki og heildarkostnaðurinn var um $90,000.
Rannsóknin á beitarkúum var gerð frá júní 2019 til september 2019. Tuttugu og fjórum blönduðum kúm var úthlutað í eina af tveimur meðferðum: skugga frá sólarljósi eða engin skugga. Skugglausu kýrnar höfðu ekki aðgang að neinum skugga á haga. Allar kýr voru með CowManager eyrnamerkjaskynjara til að skrá jórtur, étandi, óvirka og virka hegðun fyrir allar kýr. Einnig var SmaXtec bolus settur í netið í kúnni og skráður innri líkamshiti, auk virkni og drykkju kúa. Hár umhverfishiti á daginn meðan á rannsókninni stóð var á bilinu 81 til 93 ℉.
Skuggi og ekki skugga kýr voru svipaðar fyrir atferlismælingar og flugufjölda á kúm. Skuggakýrnar höfðu minni almennt mikla virkni en engar skuggakýr, vegna þess að þær stóðu undir sólarplötum á heitum tímum dagsins. Daglegar drykkjustundir voru svipaðar fyrir kýr. Öndunartíðni fyrir skugga og ekki skugga kýr var svipuð á morgnana, en síðdegis voru skuggakýr með lægri öndunartíðni (66 andar/mín) en engar skuggakýr (78 andar/mín). Það kemur á óvart að mjólkur-, fitu- og próteinframleiðsla var ekki mismunandi fyrir kýr hvort sem þær höfðu skugga eða engan skugga. Líklega var enginn munur á framleiðslunni því kýr voru aðeins í skugga í 28 daga af þeim 175 dögum sem kýrnar beittu yfir sumarið. Langtímaáhrif mjólkurframleiðslu gætu hafa komið fram ef kýr hafa verið í skugga allt sumarið.
Niðurstöður líkamshita á klukkutíma fresti sýna að engar skuggakýr höfðu hærri innri líkamshita (+1℉) en skuggakýr frá klukkan 13:00 til 12 á miðnætti. Milli mjaltatíma (kl. 10:00 til 20:00) höfðu skuggakýrnar lægri innri líkamshita en engar skuggakýr. Allar kýrnar voru með svipaðan líkamshita á næturnar.
Miðað við niðurstöður þessarar rannsóknar gætu kýr hafa fórnað beitartíma til að standa í skjóli skuggans. Framtíðarrannsóknir með sólarplötunni okkar munu rannsaka æxlunargetu kúnna og langtímaáhrif á mjólkur-, fitu- og próteinframleiðslu, líkamsþyngd, líkamsástand og heilsu og vellíðan dýra. Rannsókn okkar bendir til þess að landbúnaðarvökvi geti verið ásættanleg aðferð til að draga úr hita fyrir mjólkurkýr á beit, auk þess að framleiða raforku fyrir bændur og draga þannig úr kolefnisfótspori mjólkurrekstursins. Í framtíðinni munum við kanna mælingarkerfi fyrir sólarorku í búfjárbúum, nota sólarrafhlöður sem vindhlífar fyrir nautgripi og meta ræktun og fóður sem mun vaxa best undir sólkerfum. Efnahagsleg áhrif landbúnaðarkerfisins og framleiðni lands frá sólarbúum munu knýja upp notkun sólarljóskerfa á bænum.
