Fonte: wcroc.cfans.umn.edu
A indústria agrícola consome uma imensa quantidade de combustíveis fósseis na produção de alimentos, rações, fibras e energia. Desde a eletricidade que arrefece o leite, ao combustível que é queimado em colheitadeiras e tratores nos campos de cereais, aos camiões que levam as mercadorias ao mercado e ao fertilizante azotado que nutre as plantas; a indústria agrícola está cativa de fornecimentos grandes e constantes de uma vasta gama de energia fóssil. A dependência e sede da agricultura por combustíveis fósseis acarreta riscos económicos, ambientais e sociais significativos para a nação e para o mundo. A agrovoltaica é uma forma de os produtores se tornarem menos dependentes dos combustíveis fósseis, reduzirem os custos de produção, aumentarem a eficiência da terra, melhorarem as forragens e as culturas para utilização pelo gado leiteiro e aumentarem a produção de leite e a saúde das vacas leiteiras. O uso de um sistema fotovoltaico montado no solo em um ambiente leiteiro poderia fornecer sombra às vacas leiteiras durante eventos de calor extremo e fornecer aos agricultores um meio alternativo de renda.
Através de investimentos anteriores e experiência institucional em pesquisas sobre energia renovável e produção de laticínios, o Centro de Pesquisa e Divulgação Central Oeste da Universidade de Minnesota (WCROC) tem uma oportunidade globalmente única de liderar uma nova revolução verde - uma revolução que torna mais verde a energia atualmente consumida na indústria agrícola . A operação leiteira de Morris ordenha 275 vacas duas vezes ao dia e é representativa de uma fazenda leiteira de médio porte em Minnesota. As vacas são divididas quase igualmente entre um rebanho convencional e um rebanho orgânico certificado.
Não há pesquisas que tenham investigado o uso de um sistema solar montado no solo para fornecer sombra às vacas leiteiras e para determinar os efeitos nas vacas leiteiras. Portanto, nossa equipe queria investigar os efeitos da sombra dos painéis solares fotovoltaicos na produção, saúde e comportamento de vacas leiteiras a pasto. Durante o verão de 2018, um sistema solar de 30 quilowatts montado no solo foi instalado num pasto na WCROC. Os painéis foram montados a 35˚ sul e a 8 a 10 pés do solo para que as vacas não pudessem alcançá-los. Os painéis solares eram painéis Heliene (Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario e Minneapolis, MN) usando inversores e otimizadores Solar Edge (Solar Edge, Fremont, CA) e foram instalados pela Zenergy (Zenergy, Sebeka, MN). O aumento de custo para montar os painéis acima das vacas foi mínimo e o custo total foi de cerca de US$ 90,000.
O estudo com vacas leiteiras a pasto foi realizado de junho de 2019 a setembro de 2019. Vinte e quatro vacas mestiças foram distribuídas a um de dois tratamentos: sombra solar fotovoltaica ou nenhuma sombra. As vacas sem sombra não tinham acesso a sombra no pasto. Todas as vacas tinham um sensor de marca auricular CowManager para registrar comportamentos ruminantes, alimentares, inativos e ativos de todas as vacas. Além disso, um bolus SmaXtec foi colocado no retículo da vaca e registrou a temperatura corporal interna, bem como a atividade e os episódios de bebida das vacas. As altas temperaturas ambientes diurnas durante o estudo variaram de 81 a 93 ℉.
As vacas com e sem sombra foram semelhantes para medidas comportamentais e número de moscas nas vacas. As vacas que faziam sombra tinham menos atividade geral do que as vacas que não faziam sombra, porque ficavam embaixo dos painéis solares durante as horas quentes do dia. As bebedeiras diárias foram semelhantes para as vacas. As taxas de respiração para vacas com e sem sombra foram semelhantes durante as horas da manhã, mas durante a tarde, as vacas com sombra tiveram taxas respiratórias mais baixas (66 respirações/min) do que as vacas sem sombra (78 respirações/min). Surpreendentemente, a produção de leite, gordura e proteína não foi diferente para as vacas, quer tivessem ou não sombra. Muito possivelmente, nenhuma diferença foi observada na produção porque as vacas ficaram à sombra apenas durante 28 dias dos 175 dias que as vacas pastaram durante o verão. Os efeitos a longo prazo da produção de leite podem ter sido observados se as vacas tivessem estado à sombra durante todo o verão.
Os resultados da temperatura corporal horária mostram que nenhuma vaca de sombra apresentou temperatura corporal interna maior (+1℉) do que vacas de sombra das 13h à meia-noite. Entre os horários de ordenha (10h às 20h), as vacas de sombra apresentaram temperaturas corporais internas mais baixas do que as vacas sem sombra. Todas as vacas apresentaram temperaturas corporais semelhantes durante a noite.
Com base nos resultados deste estudo, as vacas podem ter sacrificado o tempo de pastejo para ficarem protegidas na sombra. Pesquisas futuras com nosso painel solar investigarão o desempenho reprodutivo das vacas e os efeitos de longo prazo na produção de leite, gordura e proteína, peso corporal, condição corporal e saúde e bem-estar animal. Nosso estudo indica que a agrivoltaica pode fornecer um método aceitável de redução de calor para vacas leiteiras a pasto, bem como gerar energia elétrica para os agricultores, reduzindo assim a pegada de carbono da operação leiteira. No futuro, exploraremos sistemas de rastreamento solar em explorações pecuárias, utilizando painéis solares como quebra-ventos para o gado e avaliando culturas e forragens que crescerão melhor sob sistemas solares. Os impactos económicos do sistema agrovoltaico e a produtividade da terra das explorações solares impulsionarão a adopção de sistemas solares fotovoltaicos nas explorações agrícolas.
