Полупрозрачните силициеви фотоволтаици за оранжерии засега показват най-добър ефект от гледна точка на земеделски и енергийни добиви. Испанско изследване отчита 25% по-високо тегло на доматите при едновременно производство на 726,8 kWh електроенергия за два сезона. Резултатите говорят, че агроволтаиката е практично решение за оптимизиране на ресурсите в земеделието.
Испански изследователи от Института за земеделски и екологични изследвания и разработки „Мурсиан“ (IMIDA) са анализирали как различните агроволтаични конфигурации влияят върху отглеждането на домати.
Те са потърсили праг на засенчване, който едновременно подпомага растенията и позволява ефективно производство на електроенергия. Изводът им е, че полупрозрачните силициеви фотоволтаици дават най-добри резултати.
Екипът е работил с четири идентични, но функционално различни оранжерии. Това осигурява висока степен на контрол върху променливите. Изследването сравнява две търговски полупрозрачни фотоволтаични технологии с различен светлопропускателен профил спрямо стандартна оранжерия и вариант със засенчваща мрежа.
В експеримента участват монокристални силициеви модули (PV-Si) и тънкослойни от кадмиев телурид (CdTe, PV-TF), и двете с 50% прозрачност. Те са монтирани както на покрива, така и на южната фасада. Контролната конфигурация използва само полиетиленово покритие. При варианта със засенчване е добавена мрежа в определени зони.
Резултатите показват ясно предимство на силициевата технология по отношение на енергийната продукция. PV-Si генерира средно 3,92 kWh дневно през зимно-пролетния период и 4,07 kWh през пролетно-летния. PV-TF остава значително по-назад с добиви от 2,58 и 2,79 kWh съответно.
Кумулативното производство достига 726,8 kWh за PV-Si срещу 488,4 kWh за PV-TF. Разликата е съществена. Тя има значение при икономическата оценка на подобни системи.
Ключов показател в агрономичния анализ е дневният светлинен интеграл (DLI). Той измерва количеството фотосинтетично активна светлина, което растенията получават. В силициевата оранжерия стойностите достигат 18,1 mol m⁻² през зимно-пролетния сезон и 25,4 mol m⁻² през пролетно-летния.
За сравнение, при CdTe технологията тези стойности са много по-ниски: до 10,8 и 17 mol m⁻². Това поставя ограничения върху ефективността на фотосинтеза. Именно тук се проявява критичният баланс между засенчване и продуктивност.
През зимно-пролетния цикъл само контролната и PV-Si оранжериите поддържат DLI над минималния праг за оптимално развитие на растенията. Ефектът върху добива е осезаем. Въпреки сходния брой плодове, доматите в PV-Si системата са с 25% по-високо средно тегло.
Изследователите свързват този резултат с по-благоприятните нощни температури и по-високата влажност на почвата. Това подобрява физиологичните процеси в растенията. Така се демонстрира, че контролираното засенчване може да има позитивен ефект за земеделието.
В количествено изражение, през зимно-пролетния сезон PV-Si оранжерията дава 21 плода със средно тегло 74 грама, докато PV-TF вариантът остава на 18 плода с 50 грама средно тегло. През пролетно-летния период разликата се запазва. Силициевата оранжерия достига 30 плода при 93 грама средно тегло, докато другата осигурява 23 плода при 79 грама.
Заключението на авторите е, че силициевите полупрозрачни модули постигат най-добър компромис между управление на слънчевата радиация, термална регулация и производство на електроенергия. Това ги прави най-приложими в реални агроволтаични сценарии.
