Полупрозрачни фотоволтаици повишават добива на ягоди

Полупрозрачни тънкослойни фотоволтаични модули от кадмиев телурид могат да подобрят добивите на ягоди и да носят приходи на фермерите от износ на електроенергия
(снимка: CC0 Public Domain)

Учени отгледаха ягоди под тънкослойни панели от кадмиев телурид с различна прозрачност. Изводът е, че дори при едва 40% прозрачност се гарантира 80% от стандартния добив в сравнение с традиционното отглеждане. Ако всички ферми за ягоди в света бъдат покрити с агроволтаици, те биха произвеждали до 173 TWh годишно.

Изследователи от Западния университет на Канада са тествали отглеждането на ягоди „Делиз“ под фотоволтаични панели с различни нива на прозрачност. Техният извод е, че при определено ниво на прозрачност на панелите ягодите дават отлични добиви. същевременно фермерите могат да подпомогнат бюджетите си благодарение на продажбата на електроенергия.

Учените са изградили реплика на външните условия на Лондон, Онтарио, и след това са измерили прясното тегло на ягодите, височината на растенията, броя на листата и броя на цветовете. Освен това те са изчислили количеството електроенергия, която ягодовите агроволтаици могат да произведат в Канада и по света.

„Целта на това проучване беше да се оцени въздействието на различната фотоволтаична прозрачност върху добива и растежа на ягоди под тънкослойни модули от кадмиев телурид (Cd-Te) и да се оцени потенциалът на агроволтаиката като устойчиво решение за производство на ягоди в северен климат“, каза водещият автор на проучването Узаир Джамил. „Забележително е, че това е първото агроволтаично проучване на ягоди, оценяващо добивите на ягоди при северен климат, използвайки Cd-Te PV модули.“

Контролираната оранжерия, проектирана от екипа, осигурява цикъл от 16 часа дневна светлина и 8 часа тъмнина. Дневните температури се поддържат на 25 градуса, докато нощните температури са около 19 градуса, което отразява средния летен климат в Лондон от май до август. Четири 600 W натриеви лампи с високо налягане (HPS) са използвани за подобряване на естественото осветление.

Всички фотоволтаични панели са с еднакви размери: дължина 1200 mm, ширина 600 mm и дебелина 7 mm. Те се различават по нивото на прозрачност и следователно по максималната си номинална мощност. Панелът с 10% прозрачност има мощност от 72 W, при 30% прозрачност мощността е 56 W, а при 40% – 58 W. Панелите с прозрачност 50%, 60%, 70% и 80% имат номинална максимална мощност съответно 40 W, 32 W, 24 W и 16 W.

„Шест реплики на ягодови растения са култивирани под всеки модул, докато осем реплики са отгледани без покритие с модули, за да служат като контроли. Всички са засадени в 3,8 L саксии“, обясниха от групата. „Както експерименталната, така и контролната група са настанени в един и същ биом, в една и съща почва“.

Експериментът е стартиран на 20 февруари 2024 г.; събраните данни са за 112 дни. Според резултатите, средното прясно тегло на контролните ягоди е до 50,8 гр. Модулът с 10% прозрачност осигурява прясно тегло до 9,5 гр, 30% модулите дават 15 гр, 40% панелите осигуряват 25,5 гр, при 50% се постига тегло от 20 гр, 60% прозрачност дава 19,5 гр, при 70% средното тегло е 51,7 гр. и 80% прозрачност дава средно прясно тегло от 30,7 g.

„Резултатите показват, че ягодите, отгледани под фотоволтаични модули със 70% прозрачност, показват прясно тегло, равно на 140,6% от средното контролно“, казва групата. „Освен това при 40%, 50% и 80% прозрачност на фотоволтаичните модули са отчетени добиви, надвишаващи 80% спрямо контролата. Това прави внедряването им основателно за райони, които имат политика за агроволтаика, базирана на поддържане на добив над 80%.“

Въз основа на данните академиците са провели статистически анализ, който доказа, че процентът на прозрачност влияе върху добива на растеж. Този анализ установява силна положителна корелация между измерената фотосинтетично-активна радиация (PAR) и прясното тегло на ягодите, с PAR коефициент на корелация от 0,693. PAR представлява частта светлина, която растенията използват за фотосинтеза.

Според същото изследване, само в Канада ягодовите ферми с агроволтаици биха могли да генерират между 595 GWh и 1786 GWh годишно, в зависимост от нивото на прозрачност на модулите. В световен мащаб потенциалът на полетата с ягоди варира между 58 TWh и 173 TWh.

„Възприемането на агроволтаика в сектора на ягодите може да улесни енергийната самодостатъчност и да превърне земеделеца в нетен износител на електроенергия, генерирайки допълнителни приходи за фермерите“, заключава екипът.