Španělsko-italský výzkumný tým zkoumal různé konfigurace systému pro bifaciální agrovoltaická solární pole rozmístěná v olivových hájích. A zjistil, že úhel sklonu solárních modulů má významný dopad na výnos energie. Zatímco jejich výška hraje klíčovou roli při zvyšování zemědělského výnosu.
Skupina vědců ze španělské univerzity v Jaén a italské univerzity Sapienza v Římě zkoumala, jak lze bifaciální agrovoltaické systémy kombinovat s pěstováním oliv ve snaze zlepšit jak energetické, tak zemědělské výnosy. „Po zvážení tří odlišných odrůd oliv (Picual, Manzanilla a Chemlali) a zkoumání různých konfigurací bifaciálních fotovoltaických systémů se výzkum zaměřuje na optimalizaci celkových výnosů výroby energie a produkce oliv,“ uvedli vědci.
„Na rozdíl od konvenčních očekávání se vertikální sklon fotovoltaických modulů ukazuje jako optimální pro maximalizaci výnosu olivovníků,“ řekl odpovídající autor Elmehdi Mouhib. ,,Toto neočekávané zjištění zdůrazňuje jemnou souhru mezi orientací fotovoltaických modulů a zemědělskou produktivitou olivovníků v rámci agrovoltaických systémů.“
Výzkumná skupina testovala různé konfigurace systému v závislosti na úhlu naklonění a výšce solárních modulů. Scénáře se analyzovaly v softwarové simulaci a modelovány pomocí přístupu raytracing, který zohledňuje, jak světlo interaguje s objekty.
Pro simulace akademici předpokládali bifaciální agrovoltaický systém fungující v jihošpanělském městě Jaén s hodnotami ozáření a teploty typického meteorologického roku. Simulovaná farma měla rozlohu 860 m2. Což odpovídalo obdélníkovému tvaru o délce 41,42 m a šířce 20,76 m. Pojal osm řad olivovníků a sedm řad FV v superintenzivním kultivačním přístupu.
Konfigurace systému pro agrovoltaická solární pole
„V tomto typu pěstování oliv jsou stromy obvykle uspořádány do obdélníkového půdorysu se vzorem výsadby 4–5 m × 2–3 m. Čímž poskytují dostatečný prostor mezi řadami pro umístění fotovoltaických modulů,“ vysvětlili. ,,Superintenzivní plantáže vyžadují mírně svažité půdy, které usnadňují instalaci fotovoltaických konstrukcí.“
V jejich simulaci mají kmeny stromů poloměr 0,25 m a výšku 1 m. Zatímco koruna má poloměr 1 m a výšku 1,5 m. Celková výška se považuje za 2,5 m. Což představuje průměrnou výšku olivovníků při tomto způsobu pěstování. Předpokládalo se, že bifaciální modely budou mít rozměr 1,755 m x 1,038 m. A budou umístěny na nábojích s minimální výškou 3 m pro zajištění pohybu sklízecích strojů.
,,Množství slunečního záření, které dopadá na zadní stranu bifaciálního fotovoltaického modulu, se přímo spojuje s koeficienty albeda jak stromů, tak země,“ dodali vědci. „V této studii je širokopásmové albedo používané pro stromy 0,309. Také lehká půda se použila jako pozemní albedo s širokopásmovým albedem 0,25.“
Teplota se nastavila na 21 °C a vlhkost 40 %, přičemž simulace předpokládala 16 hodin světla denně. Pro výpočet výnosu olivovníků byla hodnocena odezva hrubé asimilace uhlíku na absorbované světlo. To ukazuje na kvantovou účinnost fotosyntézy u olivovníků, což ukazuje, jak dobře přeměňují světelnou energii na chemickou energii.
Odrůdy olivovníků
Každé nastavení se měřilo s úhly náklonu 0, 20, 40, 60, 80 a 90 stupňů a výškami nábojů 3 m, 3,5 m, 4 m a 4,5 m. Tyto tři odrůdy oliv se vybrala na základě jejich různých světelných reakcí, které převládají v různých zeměpisných oblastech. Olivy Picual se vyskytují převážně v Jaénu, olivy Manzanilla jsou endemické ve španělské Seville a olivy Chemlali lze nalézt v různých zemích Středomoří, zejména v Tunisku.
,,Celkově výsledky naznačují, že změna úhlu náklonu má větší dopad na výnos fotovoltaiky. Zatímco změna výšky fotovoltaického modulu primárně ovlivňuje výnos olivovníků,“ uvedli vědci. ,,Zjištění naznačují, že fotovoltaické moduly nakloněné blízko zeměpisné šířky dosahují nejvyššího energetického výnosu. Zatímco vertikálně orientované moduly vedou k největšímu výnosu oliv.“
Špičkový poměr ekvivalentu půdy (LER), který kvantifikuje produktivitu půdy z kombinované produkce energie a plodin, byl 171 % toho, co by každý systém vyprodukoval samostatně, pokud by byl implementován samostatně ve stejné oblasti. Toho se dosáhlo při úhlu náklonu 20 stupňů a 3 m. Nejnižší LER se dosáhlo při 90 stupních, ve výšce 4 m.
„Hodnocení odrůd olivovníků odhaluje mírnou závislost na zastínění, díky čemuž jsou všechny odrůdy vhodnými kandidáty pro agrovoltaické aplikace,“ uzavřeli vědci.
Zjištění se představila v dokumentu „Enhancing land use: Integrating bifacial PV and olive trees in agrivoltaic systems“, publikovaném na Applied Energy.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
