Američtí vědci studují, jak agrovoltaické systémy namontované na jednoosých sledovačích mají vliv na srážky a redistribuci světla v 1,2 MW instalaci na pastvinách v Boulderu v Coloradu.
Vědci z Colorado State University zkoumají, jak redistribuce dešťových srážek a světla způsobená agrovoltaickými systémy namontovanými na jednoosých sledovacích zařízeních může ovlivnit růst nezavlažovaných travních porostů. Studie je součástí projektu Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System (SCAPES) financovaného ministerstvem zemědělství USA.
„Zjistili jsme, že na odkapávacích okrajích modulů, v závislosti na tom, zda se při dešti naklání na východ nebo na západ, může spadnout někde mezi dvojnásobkem až pětinásobkem množství srážek nasypaných na jednom místě,“ řekl doktorand Matthew Sturchio. „Pokud to chcete kvantifikovat pro Colorado, jde o vliv změny ročních srážek z 350 mm na 1 200 mm srážek. Když to uděláte, můžete skutečně zlepšit množství půdní vlhkosti, která zůstane po celou sezónu, místo toho, abyste ji nechali odpařit.“
Jednoosé agrovoltaické systémy
Sturchio a jeho tým provádějí výzkum na Jack’s Solar Garden, komunitní solární zahradě o výkonu 1,2 MW v Boulderu v Coloradu. Projekt se instaloval v roce 2020 a obsahuje více než 3 200 380 W monokrystalických FV modulů od vietnamského výrobce solárních panelů Boviet Solar. Panely se namontovaly na jednoosých sledovačích, z nichž jedna třetina se nachází ve výšce 2,4 metru a další dvě třetiny ve výšce 1,8 metru.
Colorado má polosuché klima se silnějšími srážkami a odpoledními teplotami kolem 35 °C. Teploty se ráno pohybují kolem 22 °C. Sledovače se ráno naklánějí k východu, odpoledne k západu podle slunce. Když prší, tento pohyb simuluje podmínky velkých srážek na obou okrajích. Přičemž více vody padá na západní okraj kvůli vyšším objemům srážek v odpoledních hodinách.
V důsledku toho výzkumný tým původně očekával, že západní okapová hrana bude vykazovat zvýšenou produktivitu travních porostů. Místo toho zjistili, že východní okraj s nižší vlhkostí půdy má vyšší růst travních porostů.
Na pozemek umístili vlhkostní čidla a zjistili, že existuje pás o šířce 40 cm až 60 cm. Ten těží ze zvýšené vlhkosti půdy z okapových okrajů. Experimenty ukázaly, že teplota vzduchu a suchost mají také vliv na produktivitu travních porostů uvnitř i vně tohoto pásu.
Teplotní optimum pro travní porosty rostoucí v Jack’s Solar Garden je podle Sturchio mnohem blíže k 30 °C než k 35 °C zaznamenaným v odpoledních hodinách. ,,Pokud překročíte 30 °C, snížíte množství fotosyntézy, ke které může tato rostlina dojít,“ řekl.
Tým zjistil, že nižší teploty vzduchu a snížená suchost vzduchu ráno kompenzují nižší vlhkost půdy. Což vede ke zvýšení produktivity na východním okraji.
Nezavlažované travní porosty
Ukázalo se také, že stínění poskytované solárními panely zvyšuje produktivitu.
,,Obvykle si představíte, že travní porosty se přizpůsobují tak, aby se vypořádaly s opravdu silným světlem po celý den,“ řekl Sturchio. „Zjistili jsme ale, že pokud budete polovinu dne stínit solárním polem, zlepší se účinnost fotosyntézy. Máte vyšší rychlost fotosyntézy, když je k dispozici slunce, protože máte kratší fotoperiodu,“ vysvětlil.
Navíc kratší fotoperioda vede k menší evapotranspiraci z listů, což snižuje množství ztrát vody. To by se podle Sturchia mohlo ukázat jako zásadní vliv pro udržení produktivity travních porostů během období sucha. Tým doufá, že ověří hypotézu, pokud Colorado v budoucnu zažije období sucha.
Instalace v Jack’s Solar Garden se navrhla tak, aby maximalizovala výrobu elektřiny, bez velkého prostoru mezi řadami panelů. Tým zjistil, že půda mimo východní nebo západní okrajový pás se chová spíše jako prostor mezi řadami panelů. A podmínky mezi těmito dvěma pásy se zdají více podobné podmínkám přímo pod solárními panely.
Také pozorovali, že listy rostlin pod solárními panely se zdají o 4 °C chladnější. ,,Existuje mnoho rostlin, které mohou těžit z této nižší teploty uprostřed léta v Coloradu,“ řekl Sturchio.
Současný design celkově vede k o 9 % nižší produkci trávy, což se způsobuje především prostorem přímo pod solárním polem. Ekonomické zisky z výroby elektřiny podle Sturchia výrazně kompenzují mírně nižší rostlinnou produkci.
,,Pokud ale rozmístíme solární pole na 15 metrů od sebe, pak získáte 6 % nárůst produktivity ve vlhkém roce,“ prohlásil.
Do budoucna se projekt SCAPES zaměřuje na rozvoj agrovoltaiky v degradovaných agroekosystémech.
Tým věří, že jejich pochopení účinků jednoosých agrovoltaických systémů na srážky a přerozdělení světla a následné dopady na produktivitu plodin může pomoci obnovit půdu degradovanou nadměrnou pastvou, zemědělskou praxí a nedostatkem vody.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
