出典: wcroc.cfans.umn.edu
農業産業は、食料、飼料、繊維、エネルギーの生産に膨大な量の化石燃料を消費します。 牛乳を冷やす電気から、穀物畑のコンバインやトラクターで燃やす燃料、商品を市場に運ぶトラック、そして植物に栄養を与える窒素肥料まで。 農業産業は、広範囲にわたる化石エネルギーの大量かつ継続的な供給に囚われています。 農業の化石燃料への依存と渇望は、国と世界に重大な経済的、環境的、社会的リスクをもたらします。 アグリボルタイクスは、生産者が化石燃料への依存を減らし、生産コストを削減し、土地の効率を高め、乳牛が使用する飼料や作物を改善し、乳生産量と乳牛の健康を増加できる可能性がある方法の 1 つです。 酪農場で地上設置型太陽光発電システムを使用すれば、猛暑の際に乳牛に日陰を提供し、農家に代替の収入手段を提供できる可能性があります。
再生可能エネルギーと乳製品生産研究における過去の投資と機関としての経験を通じて、ミネソタ大学西中央研究アウトリーチセンター（WCROC）は、新たなグリーン革命、つまり農業業界内で現在消費されているエネルギーをグリーン化する革命を主導する世界的にもユニークな機会を持っています。 。 モリス乳業経営では、1 日 2 回 275 頭の牛の搾乳を行っており、ミネソタ州の中規模酪農場を代表するものです。 牛は、従来の放牧牛群と認定有機放牧牛群にほぼ均等に分割されています。
乳牛に日陰を提供し、乳牛への影響を判断するために地上設置型太陽光発電システムを使用することを調査した研究はありません。 したがって、私たちのチームは、太陽光発電パネルからの日陰が放牧された乳牛の生産、健康、行動に及ぼす影響を調査したいと考えました。 2018 年の夏、30 キロワットの地上設置型太陽光発電システムが WCROC の牧草地に設置されました。 パネルは、牛がパネルに到達できないように、南 35 度、地面から 8 ～ 10 フィートの位置に取り付けられました。 ソーラーパネルは、Solar Edge（カリフォルニア州フリーモントのSolar Edge）インバータとオプティマイザを使用したHelieneパネル（Heliene太陽光発電モジュール、オンタリオ州マリーおよびミネソタ州ミネアポリス）で、Zenergy（ミネソタ州セベカのZenergy）によって設置されました。 牛の上にパネルを取り付けるためのコストの増加は最小限で、総コストは約 90 ドルでした。000。
放牧乳牛の研究は、2019年6月から2019年9月まで実施されました。24頭の交雑種牛が、太陽光発電の日陰または日陰なしの2つの治療法のいずれかに割り当てられました。 日陰のない牛には、牧草地に日陰がありませんでした。 すべての牛にはCowManager耳標センサーが取り付けられており、すべての牛の反芻行動、摂食行動、非活動的行動、および活動的行動を記録しました。 また、SmaXtec ボーラスを牛の網目に注入し、牛の内部体温、活動量、飲酒状況を記録しました。 研究中の日中の周囲最高気温は 81 ～ 93°F の範囲でした。
日陰の牛と日陰のない牛では、牛の行動測定とハエの数は同様でした。 日陰牛は日中の暑い時間帯にソーラーパネルの下に立っていたため、日陰牛は日陰牛に比べて全体的な活動性が低かった。 毎日の飲酒は牛でも同様でした。 日陰牛と日陰牛の呼吸数は午前中は同様でしたが、午後になると日陰牛の呼吸数（66呼吸/分）は日陰牛（78呼吸/分）よりも低くなりました。 驚くべきことに、日陰があってもなくても、牛の乳、脂肪、タンパク質の生産量に違いはありませんでした。 おそらく、夏に牛が放牧した175日のうち、日陰にいたのは28日だけだったため、生産量に違いは観察されなかったのでしょう。 牛が夏の間ずっと日陰にいた場合、乳生産の長期的な影響が観察された可能性があります。
時間ごとの体温の結果は、午後 1 時から深夜 12 時まで、日陰のない牛の内部体温 (+1℉) が日陰の牛よりも高かったことを示しています。 搾乳時間の間（午前10時から午後8時まで）、日陰の牛は日陰のない牛よりも体内温度が低かった。 すべての牛の夜間の体温は同様でした。
この研究結果に基づくと、牛は日陰を守るために放牧時間を犠牲にした可能性があります。 当社のソーラーパネルを使用した将来の研究では、牛の繁殖能力、乳、脂肪、タンパク質の生産、体重、体の状態、動物の健康と幸福に対する長期的な影響を調査する予定です。 私たちの研究は、アグリボルタックスが放牧された乳牛の暑さを軽減する受け入れ可能な方法を提供するだけでなく、農家に電気エネルギーを生成し、それによって酪農経営の二酸化炭素排出量を削減する可能性があることを示しています。 将来的には、畜産場での太陽光発電の追跡システムの開発、牛の防風林としての太陽光パネルの使用、太陽光発電システム下で最もよく生育する作物や飼料の評価などを検討していきます。 農業システムの経済的影響と太陽光発電所による土地の生産性により、農場での太陽光発電システムの導入が促進されるでしょう。
