Fuente: wcroc.cfans.umn.edu
La industria agrícola consume una inmensa cantidad de combustibles fósiles en la producción de alimentos, piensos, fibras y energía. Desde la electricidad que enfría la leche hasta el combustible que se quema en cosechadoras y tractores en los campos de cereales, pasando por los camiones que llevan los productos al mercado y el fertilizante nitrogenado que nutre las plantas; La industria agrícola está cautiva de suministros grandes y constantes de una amplia gama de energía fósil. La dependencia de la agricultura y su sed de combustibles fósiles conlleva importantes riesgos económicos, ambientales y sociales para la nación y el mundo. La agrovoltaica es una forma en que los productores podrían volverse menos dependientes de los combustibles fósiles, reducir los costos de producción, aumentar la eficiencia de la tierra, mejorar los forrajes y cultivos para el uso del ganado lechero y aumentar la producción de leche y la salud de las vacas lecheras. El uso de un sistema fotovoltaico montado en el suelo en una lechería podría proporcionar sombra a las vacas lecheras durante eventos de calor extremo y proporcionar a los agricultores una forma alternativa de ingresos.
A través de inversiones pasadas y experiencia institucional en investigación sobre energía renovable y producción láctea, el Centro de Investigación y Extensión Central Oeste (WCROC) de la Universidad de Minnesota tiene una oportunidad única a nivel mundial de liderar una nueva revolución verde, una revolución que ecologiza la energía que actualmente se consume en la industria agrícola. . La operación lechera de Morris ordeña 275 vacas dos veces al día y es representativa de una granja lechera de tamaño mediano de Minnesota. Las vacas se dividen casi en partes iguales entre un rebaño de pastoreo convencional y uno orgánico certificado.
No existe ninguna investigación que haya investigado el uso de un sistema solar montado en el suelo para proporcionar sombra a las vacas lecheras y determinar los efectos en las vacas lecheras. Por lo tanto, nuestro equipo quería investigar los efectos de la sombra de los paneles solares fotovoltaicos en la producción, la salud y el comportamiento de las vacas lecheras en pastoreo. Durante el verano de 2018, se instaló un sistema solar de 30 kilovatios montado en el suelo en un pasto del WCROC. Los paneles se montaron a 35° sur y a entre 8 y 10 pies del suelo para que las vacas no pudieran alcanzarlos. Los paneles solares eran paneles Heliene (Módulos fotovoltaicos Heliene, Marie, Ontario y Minneapolis, MN) que utilizaban inversores y optimizadores Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) y fueron instalados por Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). El aumento de costo para montar los paneles encima de las vacas fue mínimo y el costo total fue de aproximadamente $90,000.
El estudio de vacas lecheras en pastoreo se llevó a cabo desde junio de 2019 hasta septiembre de 2019. Se asignaron veinticuatro vacas mestizas a uno de dos tratamientos: sombra gracias a la energía solar fotovoltaica o ninguna sombra. Las vacas sin sombra no tenían acceso a sombra en los pastos. Todas las vacas tenían un sensor de etiqueta auricular CowManager para registrar los comportamientos de rumia, alimentación, inactividad y actividad de todas las vacas. Además, se colocó un bolo de SmaXtec en el retículo de la vaca y se registró la temperatura corporal interna, así como la actividad y los episodios de bebida de las vacas. Las temperaturas ambiente altas durante el día durante el estudio oscilaron entre 81 y 93 ℉.
Las vacas con sombra y sin sombra fueron similares en cuanto a mediciones de comportamiento y número de moscas en las vacas. Las vacas de sombra tenían menos actividad general que las vacas que no daban sombra, porque estaban paradas debajo de los paneles solares durante las horas calurosas del día. Los episodios diarios de bebida fueron similares para las vacas. Las tasas de respiración de las vacas con sombra y sin sombra fueron similares durante las horas de la mañana, pero durante la tarde, las vacas con sombra tuvieron tasas de respiración más bajas (66 respiraciones/min) que las vacas sin sombra (78 respiraciones/min). Sorprendentemente, la producción de leche, grasa y proteína no fue diferente para las vacas, ya sea que tuvieran sombra o no. Es muy posible que no se observara ninguna diferencia en la producción porque las vacas sólo estuvieron bajo la sombra durante 28 días de los 175 días que pastaron durante el verano. Es posible que se hayan observado efectos a largo plazo en la producción de leche si las vacas hubieran estado bajo la sombra durante todo el verano.
Los resultados de temperatura corporal por hora muestran que ninguna vaca de sombra tenía una temperatura corporal interna mayor (+1℉) que las vacas de sombra desde la 1:00 p. m. hasta las 12 de la noche. Entre las horas de ordeño (de 10 a. m. a 8 p. m.), las vacas con sombra tenían temperaturas corporales internas más bajas que las vacas sin sombra. Todas las vacas tenían temperaturas corporales similares durante las horas nocturnas.
Según los resultados de este estudio, es posible que las vacas hayan sacrificado el tiempo de pastoreo para permanecer bajo la protección de la sombra. Las investigaciones futuras con nuestro panel solar investigarán el desempeño reproductivo de las vacas y los efectos a largo plazo sobre la producción de leche, grasas y proteínas, el peso corporal, la condición corporal y la salud y el bienestar de los animales. Nuestro estudio indica que la agrovoltaica puede proporcionar un método aceptable de reducción del calor para las vacas lecheras en pastoreo, además de generar energía eléctrica para los agricultores, reduciendo así la huella de carbono de la operación lechera. En el futuro, exploraremos sistemas de seguimiento para energía solar en granjas ganaderas, usaremos paneles solares como cortavientos para el ganado y evaluaremos cultivos y forrajes que crecerán mejor con sistemas solares. Los impactos económicos del sistema agrivoltaico y la productividad de la tierra de las granjas solares impulsarán la adopción de sistemas solares fotovoltaicos en las granjas.
