출처: wcroc.cfans.umn.edu
농업 산업은 식품, 사료, 섬유 및 에너지 생산에 엄청난 양의 화석 연료를 소비합니다. 우유를 냉각시키는 전기부터 곡물밭의 콤바인과 트랙터에서 연소되는 연료, 상품을 시장에 가져오는 트럭, 식물에 영양을 공급하는 질소 비료까지; 농업 산업은 광범위한 화석 에너지의 크고 지속적인 공급에 사로잡혀 있습니다. 농업의 화석 연료에 대한 의존과 갈증은 국가와 세계에 심각한 경제적, 환경적, 사회적 위험을 초래합니다. 농업발전은 생산자가 화석 연료에 덜 의존하고, 생산 비용을 낮추고, 토지 효율성을 높이고, 젖소가 사용할 사료와 작물을 개선하고, 젖소의 우유 생산량과 건강을 높일 수 있는 한 가지 방법입니다. 유제품 환경에서 지상 장착형 PV 시스템을 사용하면 극심한 더위가 발생하는 동안 젖소에게 그늘을 제공하고 농부에게 대체 소득 수단을 제공할 수 있습니다.
재생 에너지 및 유제품 생산 연구에 대한 과거 투자와 기관 경험을 통해 미네소타 대학교 서부 중앙 연구 및 지원 센터(WCROC)는 새로운 녹색 혁명, 즉 현재 농업 산업에서 소비되는 녹색 에너지를 주도할 수 있는 전 세계적으로 독특한 기회를 갖고 있습니다. . Morris 낙농장에서는 하루에 두 번 275마리의 젖소를 착유하고 있으며 미네소타의 중간 규모 낙농장을 대표합니다. 젖소는 일반 젖소와 인증된 유기농 방목 떼로 거의 균등하게 나누어집니다.
젖소에게 그늘을 제공하고 젖소에 대한 영향을 확인하기 위해 지상에 설치된 태양광 시스템의 사용을 조사한 연구는 없습니다. 따라서 우리 팀은 태양광 패널의 그늘이 방목된 젖소의 생산, 건강 및 행동에 미치는 영향을 조사하고 싶었습니다. 2018년 여름, WCROC의 목초지에 30kW의 지상 장착형 태양광 시스템이 설치되었습니다. 패널은 소가 패널에 닿을 수 없도록 남쪽 35˚, 지상에서 8~10피트 높이에 설치되었습니다. 태양광 패널은 Solar Edge(Solar Edge, Fremont, CA) 인버터 및 최적화 장치를 사용하는 Heliene 패널(Heliene Photovoltaic Modules, Marie, Ontario 및 Minneapolis, MN)이었으며 Zenergy(Zenergy, Sebeka, MN)에 의해 설치되었습니다. 소 위에 패널을 장착하는 데 드는 비용 증가는 최소화되었으며 총 비용은 약 $90였습니다000.
방목된 젖소 연구는 2019년 6월부터 2019년 9월까지 수행되었습니다. 24마리의 교배 젖소를 태양광 PV의 그늘 또는 그늘 없음의 두 가지 처리 중 하나에 할당했습니다. 그늘이 없는 소들은 목초지의 어떤 그늘에도 접근할 수 없었습니다. 모든 젖소에는 모든 젖소의 반추, 먹기, 비활성 및 활성 행동을 기록하는 CowManager 귀 태그 센서가 있습니다. 또한, SmaXtec 볼루스를 소의 소망에 배치하고 소의 내부 체온은 물론 소의 활동 및 음주 시간을 기록했습니다. 연구 기간 중 주간 주변 온도 범위는 81~93°F였습니다.
그늘이 있는 젖소와 그늘이 없는 젖소는 행동 측정 및 젖소의 파리 수와 유사했습니다. 그늘에 있는 젖소는 그늘에 있는 젖소가 없는 젖소보다 전반적으로 활동량이 적었습니다. 왜냐하면 그들은 하루 중 더운 시간 동안 태양 전지판 아래에 서 있었기 때문입니다. 매일의 음주 시합은 소의 경우에도 비슷했습니다. 그늘진 젖소와 그늘이 없는 젖소의 호흡률은 아침 시간 동안 비슷했지만, 오후 동안 그늘진 젖소는 그늘이 없는 젖소(78회/분)보다 호흡률(66회/분)이 더 낮았습니다. 놀랍게도 그늘이 있든 없든 젖소의 우유, 지방, 단백질 생산량은 다르지 않았습니다. 아마도 여름 동안 소가 풀을 뜯은 175일 중 28일 동안만 그늘에 있었기 때문에 생산에 아무런 차이가 관찰되지 않았을 것입니다. 젖소가 여름 내내 그늘 아래 있었다면 우유 생산의 장기적인 영향이 관찰되었을 수 있습니다.
시간별 체온 결과는 그늘진 젖소가 오후 1시부터 자정 12시까지 그늘진 젖소보다 내부 체온(+1°F)이 더 높은 것으로 나타났습니다. 착유 시간(오전 10시부터 오후 8시) 사이에 그늘진 젖소는 그렇지 않은 젖소보다 내부 체온이 더 낮았습니다. 밤 시간 동안 모든 소의 체온은 비슷했습니다.
본 연구 결과에 따르면 소들은 그늘을 보호하기 위해 방목 시간을 희생했을 수도 있습니다. 태양광 패널을 이용한 향후 연구에서는 젖소의 번식 성능과 우유, 지방, 단백질 생산, 체중, 신체 상태, 동물의 건강 및 복지에 대한 장기적인 영향을 조사할 것입니다. 우리의 연구에 따르면 농업 발전은 방목된 젖소에게 허용 가능한 열 감소 방법을 제공할 뿐만 아니라 농부를 위한 전기 에너지를 생성하여 낙농업의 탄소 배출량을 줄일 수 있음을 나타냅니다. 앞으로 우리는 가축 농장의 태양광 추적 시스템을 연구하고, 태양광 패널을 가축의 방풍림으로 사용하고, 태양광 시스템에서 가장 잘 자라는 작물과 사료를 평가할 것입니다. 농업 발전 시스템의 경제적 영향과 태양열 농장의 토지 생산성으로 인해 농장에 태양광 발전 시스템이 도입될 것입니다.
