Fonte: wcroc.cfans.umn.edu
L’industria agricola consuma un’enorme quantità di combustibili fossili nella produzione di cibo, mangimi, fibre ed energia. Dall’elettricità che raffredda il latte, al carburante che viene bruciato nelle mietitrebbie e nei trattori nei campi di grano, ai camion che portano le merci al mercato e al fertilizzante azotato che nutre le piante; l’industria agricola è vincolata a grandi e costanti forniture di un’ampia gamma di energie fossili. La dipendenza dell’agricoltura e la sete di combustibili fossili comportano rischi economici, ambientali e sociali significativi per la nazione e il mondo. L’agrivoltaico è un modo in cui i produttori potrebbero essere in grado di diventare meno dipendenti dai combustibili fossili, abbassare i costi di produzione, aumentare l’efficienza del territorio, migliorare i foraggi e i raccolti per l’utilizzo da parte dei bovini da latte e aumentare la produzione di latte e la salute delle mucche da latte. L’utilizzo di un sistema fotovoltaico montato a terra in un allevamento potrebbe fornire ombra alle mucche da latte durante eventi di caldo estremo e fornire agli agricoltori un mezzo di reddito alternativo.
Attraverso gli investimenti passati e l’esperienza istituzionale nella ricerca sulle energie rinnovabili e sulla produzione lattiero-casearia, il Centro di ricerca e divulgazione West Central dell’Università del Minnesota (WCROC) ha un’opportunità unica a livello globale di guidare una nuova rivoluzione verde – una rivoluzione che rende verde l’energia attualmente consumata nel settore agricolo . L'azienda lattiero-casearia Morris munge 275 mucche due volte al giorno ed è rappresentativa di un'azienda lattiero-casearia di medie dimensioni del Minnesota. Le mucche sono divise quasi equamente tra mandrie al pascolo convenzionali e biologiche certificate.
Non esiste alcuna ricerca che abbia studiato l’uso di un sistema solare montato a terra per fornire ombra alle mucche da latte e per determinare gli effetti sulle vacche da latte. Pertanto, il nostro team ha voluto studiare gli effetti dell’ombra prodotta dai pannelli solari fotovoltaici sulla produzione, sulla salute e sul comportamento delle mucche da latte al pascolo. Durante l’estate del 2018, in un pascolo del WCROC è stato installato un impianto solare a terra da 30 kilowatt. I pannelli sono stati montati a 35° sud e a 8-10 piedi da terra in modo che le mucche non potessero raggiungere i pannelli. I pannelli solari erano pannelli Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario e Minneapolis, MN) che utilizzavano inverter e ottimizzatori Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) e sono stati installati da Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). L'aumento dei costi per il montaggio dei pannelli sopra le mucche è stato minimo e il costo totale è stato di circa $ 90,000.
Lo studio sulle vacche da latte al pascolo è stato condotto da giugno 2019 a settembre 2019. Ventiquattro mucche incrociate sono state assegnate a uno dei due trattamenti: ombra dal solare fotovoltaico o nessuna ombra. Le mucche senza ombra non avevano accesso all'ombra del pascolo. Tutte le bovine erano dotate di un sensore auricolare CowManager per registrare i comportamenti di ruminazione, alimentazione, inattività e attivi di tutte le bovine. Inoltre, è stato inserito un bolo SmaXtec nel reticolo della mucca e è stata registrata la temperatura corporea interna, nonché l'attività e gli attacchi di abbeverata delle mucche. Le alte temperature ambientali diurne durante lo studio variavano da 81 a 93 ℉.
Le mucche all'ombra e quelle senza ombra erano simili per quanto riguarda le misurazioni comportamentali e il numero di mosche sulle vacche. Le mucche all'ombra avevano un'attività complessivamente meno elevata rispetto alle mucche senza ombra, perché stavano sotto i pannelli solari durante le ore calde della giornata. Le bevute quotidiane erano simili per le mucche. I tassi di respirazione per le vacche all’ombra e senza ombra erano simili durante le ore del mattino, ma durante il pomeriggio, le vacche all’ombra avevano tassi di respirazione più bassi (66 respiri/min) rispetto alle vacche senza ombra (78 respiri/min). Sorprendentemente, la produzione di latte, grasso e proteine non era diversa per le mucche indipendentemente dal fatto che avessero o meno ombra. Molto probabilmente, non è stata osservata alcuna differenza per la produzione perché le mucche sono rimaste all'ombra solo per 28 giorni dei 175 giorni in cui hanno pascolato durante l'estate. Gli effetti a lungo termine della produzione di latte potrebbero essere stati osservati se le mucche fossero rimaste all’ombra per l’intera estate.
I risultati della temperatura corporea oraria mostrano che nessuna vacca all'ombra aveva una temperatura corporea interna maggiore (+1℉) rispetto alle vacche all'ombra dalle 13:00 a mezzanotte. Tra gli orari di mungitura (dalle 10:00 alle 20:00), le vacche all'ombra avevano temperature corporee interne più basse rispetto alle vacche senza ombra. Tutte le mucche avevano temperature corporee simili durante le ore notturne.
Sulla base dei risultati di questo studio, le mucche potrebbero aver sacrificato il tempo di pascolo per stare al riparo dell’ombra. La ricerca futura con il nostro pannello solare esaminerà le prestazioni riproduttive delle mucche e gli effetti a lungo termine sulla produzione di latte, grassi e proteine, sul peso corporeo, sulle condizioni corporee e sulla salute e il benessere degli animali. Il nostro studio indica che l’agrivoltaico può fornire un metodo accettabile di abbattimento del calore per le mucche da latte al pascolo, oltre a generare energia elettrica per gli agricoltori, riducendo così l’impronta di carbonio delle attività lattiero-casearie. In futuro, esploreremo i sistemi di tracciamento dell’energia solare negli allevamenti di bestiame, utilizzando i pannelli solari come frangivento per il bestiame e valutando le colture e i foraggi che cresceranno meglio con i sistemi solari. Gli impatti economici del sistema agrivoltaico e la produttività del territorio derivante dai parchi solari guideranno l’adozione di sistemi solari fotovoltaici nelle aziende agricole.
