Znanstvenici sa Sveučilišta Colorado State proveli suAgrivoltaični sustavterensko istraživanje rasta usjeva povrća smještenih ispod fotonaponskih modula s različitom transparentnošću. Povrće se uzgaja pod tankim filmom, poluprozirnim modulima kadmij telurida (St-CdTe) s prozirnošću od 40%, bifacijalnim monokristalnim silicijskim modulima (BF-Si) s prozirnošću od 5% i neprozirnim polikristalnim silicijski (O-Si) moduli s prozirnošću od 0%.
"Tehnologija poluprozirnih fotonaponskih (STPV) modula pojavila se kao potencijalno rješenje za ublažavanje negativnih učinaka guste sjene u sustavima uzgoja uz istovremeno održavanje visoke gustoće modula", rekli su akademici. "Koliko znamo, ovo je prvi replicirani istraživački eksperiment koji procjenjuje tipove prozirnosti modula u postavkama navodnjavanog polja povrća."
Eksperiment je proveden tijekom dvije vegetacijske sezone, 2020. i 2021. godine. Mjesto istraživanja nalazilo se u Fort Collinsu, Colorado, SAD, na polju određenom za istraživanje. Sveukupno, ispitan je rast šest vrsta povrća: jalapeño paprike, paprike, zelene salate, ljetne tikve, tasmanske čokoladne rajčice i crvene racer rajčice.
"Postojala su tri zasađena reda na cijelom mjestu – sjeverni, srednji i južni", objasnila je skupina. "Salata, paprika i rajčica posađene su u dva pomaknuta podreda u 0.9 m gredice prekrivene crnim plastičnim malčem u sjevernom i južnom redu. Tikvica je posađena isključivo u srednjem redu obje godine s 1,2 m razmak u sredini."
Što se tiče PV modula, znanstvenici su koristili po tri od svake vrste. Postavljeni su u postavljenom položaju od 35 stupnjeva okrenuti prema jugu, s donjim rubom modula 1220 mm iznad tla i stražnjom stranom na visini od 2360 mm. ST-CdTe moduli imali su nazivnu izlaznu snagu od 57 W, BF-Si 360 W, a O-Si 325 W.
"Svaka od 12 podploha usjeva, uključujući i PV nizove i kontrolne parcele, prostirala se u širini od 4,3 m, s razmakom od 4,3 m između susjednih podploha", rekli su istraživači. "Zbog konfiguracije montiranja s jednim stupom, sjena bačena s modula kretala se tijekom dana. Time su usjevi bili izloženi izravnom suncu rano i kasno tijekom dana, s maksimalnom sjenom tijekom vršnih sati dana i neposredno ispod modula ."
Prema rezultatima, ljetna tikva pod sva tri tipa modula pokazala je značajno niže prinose od kontrolne parcele, bez obzira na vrstu prozirnosti modula. Dok je na kontrolnoj parceli, u uvjetima punog sunca, tikva dala 5,1 kg po biljci, narasla je 3,2 kg u scenariju BF-Si, 3,2 kg u scenariju O-Si i 4,1 kg u scenariju ST-CdTe.
Ostalo povrće imalo je jednake ili veće prosječne prinose u odnosu na kontrolu pod tretmanom 40% transparentnim ST-CdTe, ali bez statistički značajnih razlika. Jalapeño paprike dale su 155 g po biljci na suncu, 161 g u BF-Si, 155 g u O-Si i 162 g u ST-CdTe, dok je paprika babura dala 295 g po biljci na punom suncu, 294 g u BF-Si, 278 g u O-Si i 346 g u ST-CdTe.
Masa salate po glavi bila je 105 g na suncu, 126 g u BF-Si, 111 g u O-Si i 129 g u ST-CdTe. Tasmanijske čokoladne rajčice imale su prosječno 926 g po biljci na punom suncu, 1060 g u BFSi, 1069 g u O-Si i 1278 g u ST-CdTe. Na kraju, red racer rajčice imale su 867 g po biljci na punom suncu, 733 g u BF-Si, 903 g u O-Si i 962 g u ST-CdTe.
"Optimizacija agri-PV polja s polu-transparentnim fotonaponskim modulima mogla bi povećati poljoprivrednu proizvodnju uz održavanje dodatne zaštite nadstrešnice pod naponom u tradicionalnim APV sustavima", zaključili su istraživači. "Potrebno je više istraživanja kako bi se bolje razumjeli ekonomski kompromisi između povećane transparentnosti modula u usporedbi s proizvodnjom povrća, dok se također uzima u obzir povećani prinos energije zbog bifacijalnosti modula."
