Σύμφωνα με το περιοδικό pv - 20 ΦΕΒΡΟΥΑΡΙΟΥ 2023 BEATRIZ SAN TOS

Αμερικανοί ερευνητές μελετούν πώς τα αγροβολταϊκά συστήματα που είναι τοποθετημένα σε ιχνηλάτες στήριξης μονού πόλου επηρεάζουν τη βροχόπτωση και την ανακατανομή του φωτός σε μια εγκατάσταση 1,2 MW σε λιβάδια στο Boulder του Κολοράντο.

Επιστήμονες στο Κρατικό Πανεπιστήμιο του Κολοράντο ερευνούν πώς η ανακατανομή της βροχόπτωσης και του φωτός που προκαλείται από τη γεωργίαΤα βολταϊκά συστήματα που είναι τοποθετημένα σε ιχνηλάτες μονού άξονα μπορούν να επηρεάσουν την ανάπτυξη των μη αρδευόμενων λιβαδιών. Η μελέτη αποτελεί μέρος του έργου Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System (SCAPES), που χρηματοδοτείται από το Υπουργείο Γεωργίας των ΗΠΑ.

«Αυτό που βρήκαμε είναι ότι στις άκρες σταγόνων των μονάδων, ανάλογα με το αν γέρνετε προς τα ανατολικά ή προς τα δυτικά όταν υπάρχει βροχόπτωση, μπορείτε να φτάσετε κάπου μεταξύ δύο έως πέντε φορές την ποσότητα της βροχόπτωσης που απορρίπτεται σε ένα σημείο. », δήλωσε στο περιοδικό pv ο διδάκτορας Matthew Sturchio. «Αν θέλετε να ποσοτικοποιήσετε αυτό για το Κολοράντο, πρόκειται για αλλαγή της ετήσιας βροχόπτωσης από 350 mm σε 1.200 mm βροχής. Όταν το κάνετε αυτό, μπορείτε πραγματικά να βελτιώσετε την ποσότητα της υγρασίας του εδάφους που παραμένει καθ' όλη τη διάρκεια της σεζόν, αντί να την αφήσετε να εξατμιστεί».

Ο Sturchio και η ομάδα του διεξάγουν έρευνα στο Jack's Solar Garden, έναν κοινοτικό ηλιακό κήπο 1,2 MW στο Boulder του Κολοράντο. Το έργο εγκαταστάθηκε το 2020 και διαθέτει περισσότερες από 3.200 μονοκρυσταλλικές φωτοβολταϊκές μονάδες 380 W από τον κατασκευαστή ηλιακών ενέργειας Boviet Solar με έδρα το Βιετνάμ. Τα πάνελ είναι τοποθετημένα σε ιχνηλάτες μονού άξονα, το ένα τρίτο από αυτά σε ύψος 2,4 μέτρων και τα άλλα δύο τρίτα στα 1,8 μέτρα.

Το Κολοράντο έχει ημίξηρο κλίμα, με ισχυρότερες βροχοπτώσεις και θερμοκρασίες γύρω στους 35 C τα απογεύματα. Η θερμοκρασία το πρωί είναι γύρω στους 22 C. Οι ιχνηλάτες γέρνουν προς τα ανατολικά το πρωί και προς τα δυτικά το απόγευμα ακολουθώντας τον ήλιο. Όταν βρέχει, αυτή η κίνηση προσομοιώνει τις συνθήκες μεγάλων βροχοπτώσεων σε κάθε άκρη, με περισσότερο νερό να πέφτει στη δυτική άκρη λόγω των υψηλότερων όγκων βροχόπτωσης το απόγευμα.

Κατά συνέπεια, η ερευνητική ομάδα αρχικά περίμενε ότι η δυτική ακμή σταγόνας θα παρουσίαζε αυξημένη παραγωγικότητα λιβαδιών. Αντίθετα, διαπίστωσαν ότι το ανατολικό άκρο, με χαμηλότερη υγρασία του εδάφους, έχει υψηλότερη ανάπτυξη λιβαδιών.

Τοποθέτησαν αισθητήρες υγρασίας στο έδαφος και διαπίστωσαν ότι υπάρχει μια λωρίδα πλάτους 40 cm έως 60 cm που επωφελείται από την αυξημένη υγρασία του εδάφους από τις άκρες σταγόνων. Τα πειράματα έδειξαν ότι η θερμοκρασία του αέρα και η ξηρότητα επηρεάζουν επίσης την παραγωγικότητα των λιβαδιών εντός και εκτός αυτής της λωρίδας.

Η βέλτιστη θερμοκρασία για τα λιβάδια που αναπτύσσονται στο Jack's Solar Garden είναι πολύ πιο κοντά στους 30 C από ό,τι στους 35 C που καταγράφονται τα απογεύματα, σύμφωνα με τον Sturchio. «Αν υπερβείτε τους 30 βαθμούς, μειώνετε την ποσότητα της φωτοσύνθεσης που μπορεί να συμβεί σε αυτό το φυτό», είπε.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι οι χαμηλότερες θερμοκρασίες αέρα και η μειωμένη ξηρότητα του αέρα το πρωί αντισταθμίζουν τη χαμηλότερη υγρασία του εδάφους, οδηγώντας σε αυξημένη παραγωγικότητα στο ανατολικό άκρο.

Η σκίαση που παρέχεται από τις ηλιακές συστοιχίες αποδείχθηκε επίσης ότι αυξάνει την παραγωγικότητα.

«Συνήθως, θα φανταζόσασταν ότι τα λιβάδια είναι προσαρμοσμένα για να αντιμετωπίζουν πραγματικά υψηλό φως για όλη την ημέρα», είπε ο Sturchio. «Αλλά διαπιστώσαμε ότι εάν σκιάζετε για το μισό της ημέρας με την ηλιακή συστοιχία, βελτιώνεται η φωτοσυνθετική απόδοση. Έχετε υψηλότερα ποσοστά φωτοσύνθεσης όταν ο ήλιος είναι διαθέσιμος επειδή έχετε μικρότερη φωτοπερίοδο», εξήγησε.

Επιπλέον, η μικρότερη φωτοπερίοδος έχει ως αποτέλεσμα λιγότερη εξατμισοδιαπνοή από τα φύλλα, μειώνοντας την ποσότητα της απώλειας νερού. Αυτό θα μπορούσε να αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της παραγωγικότητας των λιβαδιών σε περιόδους ξηρασίας, σύμφωνα με τον Sturchio. Η ομάδα ελπίζει να δοκιμάσει την υπόθεση εάν το Κολοράντο βιώσει μια περίοδο ξηρασίας στο μέλλον.

Η εγκατάσταση στο Jack's Solar Garden έχει σχεδιαστεί για να μεγιστοποιήσει την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας, χωρίς πολύ χώρο μεταξύ των σειρών των πάνελ. Η ομάδα διαπίστωσε ότι το έδαφος έξω από την ανατολική ή τη δυτική λωρίδα του άκρου συμπεριφέρεται περισσότερο σαν το διάστημα μεταξύ των σειρών των πάνελ και οι συνθήκες μεταξύ των δύο λωρίδων είναι πιο παρόμοιες με τις συνθήκες ακριβώς κάτω από τις ηλιακές συστοιχίες.

Παρατήρησαν επίσης ότι τα φύλλα των φυτών κάτω από τις ηλιακές συστοιχίες είναι 4 C πιο ψυχρά. «Υπάρχουν πολλά φυτά που μπορούν να ωφεληθούν από αυτή τη χαμηλότερη θερμοκρασία στα μέσα του καλοκαιριού στο Κολοράντο», είπε ο Sturchio.

Συνολικά, ο σημερινός σχεδιασμός οδηγεί σε 9% λιγότερη παραγωγή γρασιδιού, που αποδίδεται κυρίως στον χώρο ακριβώς κάτω από την ηλιακή συστοιχία. Τα οικονομικά κέρδη από την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας αντισταθμίζουν σε μεγάλο βαθμό την ελαφρώς χαμηλότερη φυτική παραγωγή, σύμφωνα με τον Sturchio.

«Αλλά αν χωρίσουμε τις ηλιακές συστοιχίες σε απόσταση 15 μέτρων, τότε θα έχετε 6% αύξηση στην παραγωγικότητα σε ένα υγρό έτος», ισχυρίστηκε.

Στο μέλλον, το έργο SCAPES στοχεύει στην ανάπτυξη αγροβολταϊκών σε υποβαθμισμένα αγρο-οικοσυστήματα.

Η ομάδα πιστεύει ότι η κατανόηση των επιπτώσεων των μονοαξονικών αγροβολταϊκών συστημάτων στη βροχόπτωση και την ανακατανομή του φωτός και τις επακόλουθες επιπτώσεις στην παραγωγικότητα των καλλιεργειών μπορεί να βοηθήσει στην αποκατάσταση της υποβαθμισμένης γης από την υπερβόσκηση, τη γεωργική πρακτική και τη λειψυδρία.