Кристално-силициеви полупрозрачни фотоволтаични модули могат да подобрят добивите от домати в оранжерии, като поддържат здравословен растеж на растенията чрез полезно частично засенчване, установиха изследователи от Канада. Симулациите показват, че комбинирането на покривни агроволтаични системи с термопомпи може напълно да елиминира отоплението с изкопаеми горива.
Изследователи от канадския Университет „Уестърн“ са проучили различни видове полупрозрачни фотоволтаични модули с различни нива на прозрачност в оранжерии за домати, за да идентифицират най-добрата конфигурация на панелите.
„Експериментално тествахме множество полупрозрачни ПФВ конфигурации за оранжерии, в които се отглеждат домати сорт Red Robin, включително кристален силиций с 44% и 69% прозрачност, както и луминесцентни слънчеви концентратори с 53% и 69% прозрачност, и тънки филмови панели в червено и синьо с 50% прозрачност“, разказа водещият автор на изследването Джошуа М. Пиърс.
„Агроволтаичните системи поддържаха стабилно съдържание на хлорофил в листата и сравними тенденции на растеж спрямо контролната група, но 69%-прозрачният кристален силиций подобри добива най-добре – с 38%”, допълни той.
„Вече сме наблюдавали това: културите често реагират добре на комбинацията от пълно слънце и частично засенчване, създадени от тези типове модули. Ефектът е подобен на петнистото засенчване, което растенията получават под короната на дърво, където все още получават достатъчно слънчева светлина, но се възползват от периоди на намален топлинен и светлинен стрес“, каза изследователят.
Нещо повече. Електроенергията от фотоволтаиците може да се използва за захранване на термопомпа.
„Интегрирането на избраната 69%-прозрачна ПФВ система с термопомпа позволи пълна електрификация на агроволтаична оранжерия. Това покри приблизително 13% от общото годишно търсене на електроенергия. Резултатът показва, че ако искате напълно агроволтаична оранжерия, включително отопление, тя трябва да бъде допълнена с агроволтаични масиви на полетата“, каза Пиърс.
Въпреки че предишни експериментални и симулационни проучвания демонстрират потенциала на слънчевите PV системи да посрещнат част или цялата енергийна нужда на оранжерии с термопомпи, нито едно от тях не е изследвало използването на монтирани на покрива ПФВ модули, нито конкретно е разгледало директното въздействие на частичното засенчване или прозрачността върху показателите за растеж на растенията.
Сред тестваните конфигурации, 69%-прозрачните кристално-силициеви модули произвеждат най-последователните и статистически надеждни подобрения в добива на културите. Освен това общият добив на домати се увеличава с до 74% при някои ПФВ инсталации в сравнение с контролната група, главно защото частичното засенчване намалява прекомерния светлинен и топлинен стрес върху растенията.
Също така резултатите от симулациите показват, че замяната на отоплението с природен газ с термопомпи напълно елиминира използването на изкопаеми горива, като същевременно значително намалява въглеродните емисии от оранжерията.
Въпреки че електрификацията увеличава годишното търсене на електроенергия, по-високата ефективност на термопомпите ограничава увеличението на оперативните разходи.
„Това съчетание на агроволтаични полета с частично захранвани агроволтаични оранжерии представлява добра синергична стратегия“, коментира Пиърс.
„Можете да използвате огромните количества енергия, които генерирате в агроволтаичните полски култури, със съхранение на енергия, за да направите целогодишното производство в оранжерии икономически жизнеспособно и устойчиво“, заключи той.
