Sumber: wcroc.cfans.umn.edu
Industri pertanian menggunakan sejumlah besar bahan api fosil dalam pengeluaran makanan, makanan, serat dan tenaga. Daripada tenaga elektrik yang menyejukkan susu, kepada bahan api yang dibakar dalam gabungan dan traktor di ladang bijirin, kepada trak yang membawa barangan ke pasaran, dan kepada baja nitrogen yang menyuburkan tumbuhan; industri pertanian adalah tawanan kepada bekalan besar dan berterusan pelbagai tenaga fosil. Kebergantungan dan kehausan pertanian terhadap bahan api fosil membawa risiko ekonomi, alam sekitar dan sosial yang ketara untuk negara dan dunia. Agrivoltaics ialah salah satu cara pengeluar mungkin boleh kurang bergantung kepada bahan api fosil, mengurangkan kos pengeluaran, meningkatkan kecekapan tanah, menambah baik makanan ternakan dan tanaman untuk digunakan oleh lembu tenusu, dan meningkatkan pengeluaran susu dan kesihatan lembu tenusu. Menggunakan sistem PV yang dipasang di tanah dalam persekitaran tenusu boleh memberikan teduhan kepada lembu tenusu semasa kejadian panas melampau dan memberi petani cara pendapatan alternatif.
Melalui pelaburan masa lalu dan pengalaman institusi dalam penyelidikan tenaga boleh diperbaharui dan pengeluaran tenusu, Pusat Penyelidikan dan Jangkauan Pusat Barat Universiti Minnesota (WCROC) mempunyai peluang unik di peringkat global untuk menerajui revolusi hijau baharu - revolusi yang menggunakan tenaga hijau pada masa ini dalam industri pertanian . Operasi tenusu Morris memerah susu 275 ekor lembu dua kali sehari dan mewakili ladang tenusu Minnesota bersaiz sederhana. Lembu-lembu itu dibahagikan hampir sama rata antara kumpulan ragut organik konvensional dan yang disahkan.
Tiada penyelidikan yang telah menyiasat penggunaan sistem suria yang dipasang di tanah untuk memberikan naungan untuk lembu tenusu dan untuk menentukan kesan ke atas lembu tenusu. Oleh itu, pasukan kami ingin menyiasat kesan naungan daripada panel fotovoltaik suria terhadap pengeluaran, kesihatan dan tingkah laku lembu tenusu yang dipastur. Semasa musim panas 2018, sistem suria lekap tanah 30 kilowatt telah dipasang di padang rumput di WCROC. Panel dipasang pada 35˚ selatan dan 8 hingga 10 kaki dari tanah supaya lembu tidak dapat mencapai panel. Panel solar adalah panel Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario dan Minneapolis, MN) menggunakan penyongsang dan pengoptimum Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) dan dipasang oleh Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). Peningkatan kos untuk memasang panel di atas lembu adalah minimum dan jumlah kos adalah kira-kira $90,000.
Kajian lembu tenusu yang dipastur telah dijalankan dari Jun 2019 hingga September 2019. Dua puluh empat ekor lembu kacukan telah diberikan kepada salah satu daripada dua rawatan: naungan daripada PV solar atau tanpa naungan. Lembu tanpa naungan tidak mempunyai akses kepada sebarang teduhan di padang rumput. Semua lembu mempunyai penderia tanda telinga CowManager untuk merekodkan gelagat merenung, makan, tidak aktif dan aktif untuk semua lembu. Juga, bolus SmaXtec diletakkan di dalam retikulum lembu dan merekodkan suhu badan dalaman, serta aktiviti dan minuman lembu. Suhu tinggi persekitaran siang hari semasa kajian adalah antara 81 hingga 93℉.
Lembu naungan dan tiada naungan adalah serupa untuk ukuran tingkah laku dan nombor lalat pada lembu. Lembu teduh mempunyai aktiviti tinggi yang kurang secara keseluruhan berbanding lembu teduh, kerana mereka berdiri di bawah panel solar pada waktu panas pada hari itu. Serangan minum harian adalah serupa untuk lembu. Kadar pernafasan untuk naungan dan tiada lembu naungan adalah serupa pada waktu pagi, tetapi pada sebelah petang, lembu naungan mempunyai kadar pernafasan yang lebih rendah (66 nafas/min) berbanding lembu tanpa naungan (78 nafas/min). Yang menghairankan, pengeluaran susu, lemak dan protein tidak berbeza untuk lembu sama ada mereka mempunyai naungan atau tiada naungan. Kemungkinan besar, tiada perbezaan yang diperhatikan untuk pengeluaran kerana lembu hanya berada di bawah naungan selama 28 hari daripada 175 hari lembu meragut semasa musim panas. Kesan jangka panjang pengeluaran susu mungkin telah diperhatikan sekiranya lembu berada di bawah naungan sepanjang musim panas.
Keputusan suhu badan setiap jam menunjukkan bahawa tiada lembu naungan mempunyai suhu badan dalaman yang lebih tinggi (+1℉) daripada lembu teduh dari jam 1 tengah hari hingga 12 tengah malam. Antara waktu memerah susu (10 pagi hingga 8 malam), lembu naungan mempunyai suhu badan dalaman yang lebih rendah berbanding lembu yang tidak berteduh. Semua lembu mempunyai suhu badan yang sama pada waktu malam.
Berdasarkan hasil kajian ini, lembu mungkin telah mengorbankan masa ragut untuk berdiri di bawah perlindungan naungan. Penyelidikan masa depan dengan panel solar kami akan menyiasat prestasi pembiakan lembu, dan kesan jangka panjang terhadap pengeluaran susu, lemak dan protein, berat badan, keadaan badan serta kesihatan dan kesejahteraan haiwan. Kajian kami menunjukkan bahawa agrivoltaics boleh menyediakan kaedah pengurangan haba yang boleh diterima kepada lembu tenusu yang dipastur, serta menjana tenaga elektrik untuk petani, sekali gus mengurangkan jejak karbon operasi tenusu. Pada masa hadapan, kami akan meneroka sistem penjejakan untuk solar di ladang ternakan, menggunakan panel solar sebagai penahan angin untuk lembu, dan menilai tanaman dan makanan ternakan yang akan tumbuh dengan baik di bawah sistem solar. Kesan ekonomi sistem agrivolta dan produktiviti tanah daripada ladang suria akan mendorong penggunaan sistem fotovoltaik suria di ladang.
