Η διατήρηση υψηλής παραγωγικότητας των καλλιεργειών σε ορυζώνες που φιλοξενούν ηλιακούς συλλέκτες παραμένει μια σημαντική ανησυχία για τα αγροβολταϊκά έργα, όπως αποδεικνύεται από ένα πρόσφατο ερευνητικό έργο που διεξήχθη από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο στην Ιαπωνία. Αυτό το εξαετές πείραμα έδειξε ότι η απόδοση σε κόκκους στο αγροτεμάχιο ελέγχου ήταν 8,5 τόνοι ανά εκτάριο, ενώ στο αγροβολταϊκό πεδίο ήταν 6,5 τόνοι ανά εκτάριο, αντιπροσωπεύοντας μείωση 23%.
H έρευνα για την απόδοση
Τα αποτελέσματα αυτής της εργασίας επιβεβαίωσαν ότι η απόδοση σε κόκκους στο αγροβολταϊκό σύστημα θα περιοριζόταν από τη μειωμένη βιομάζα και τον μειωμένο αριθμό φόβων, που είναι κρίσιμα χαρακτηριστικά για την παραγωγικότητα του ρυζιού. Η ποιότητα των κόκκων, και ιδιαίτερα η ασβεστώδης υφή των κόκκων και η απόδοση του κεφαλωτού ρυζιού, διαπιστώθηκε επίσης ότι επιδεινώνονται υπό μερική σκίαση στο αγροβολταϊκό σύστημα.
Έχοντας αυτά τα ζητήματα κατά νου, μια άλλη ερευνητική ομάδα από το Πανεπιστήμιο του Τόκιο διερεύνησε εάν τα αγροβολταϊκά συστήματα που βασίζονται σε ιχνηλάτες διπλού άξονα μπορούν να επιτύχουν καλύτερα αποτελέσματα όσον αφορά την παραγωγικότητα του ρυζιού.
Ανέλυσαν την απόδοση μιας αγροβολταϊκής εγκατάστασης με ιχνηλάτες σε έναν ορυζώνα 830 τ.μ. στο Miyada-mura, στην επαρχία Nagano της Ιαπωνίας. «Το σύστημα σχεδιάστηκε για να προσαρμόζει τις γωνίες των πάνελ καθημερινά και εποχιακά, δίνοντας προτεραιότητα στην ανάπτυξη του ρυζιού κατά την περίοδο φύτευσης και μεγιστοποιώντας την παραγωγή ενέργειας κατά τη διάρκεια της εκτός εποχής», εξήγησαν.
Το σύστημα χρησιμοποίησε 352 φωτοβολταϊκά πάνελ με ισχύ εξόδου 130 W και μέγεθος 1.504 mm × 679 mm. Ομαδοποιήθηκαν σε μονάδες των 7 έως 8 πάνελ και περιστράφηκαν μέσω έξι κινητήρων ροπής. Χρησιμοποιήθηκαν γαλβανισμένα υλικά για να αντέχουν ισχυρούς ανέμους έως και 25 m/s. «Τα φωτοβολταϊκά πάνελ ελέγχονται τηλεχειριζόμενα και περιστρέφονται χρησιμοποιώντας κινητήρες ροπής γύρω από τον κύριο άξονα ανατολής-δύσης», τόνισε η ερευνητική ομάδα. «Η κλίση των φωτοβολταϊκών πάνελ κατά μήκος του άξονα βορρά-νότου ρυθμίζεται τακτικά σε γωνία μεταξύ 10 και 30 μοιρών από την οριζόντια γραμμή».
Η πορεία του πειράματος
Κατά την περίοδο Απριλίου-Αυγούστου, οι μονάδες τοποθετήθηκαν σε γωνία 11 μοιρών από την οριζόντια, ενώ τον Σεπτέμβριο και τον Οκτώβριο τοποθετήθηκαν σε γωνία 20 μοιρών. Από τον Νοέμβριο έως τα τέλη Ιανουαρίου, τοποθετήθηκαν σε γωνία 30 μοιρών και από τον Φεβρουάριο έως τα τέλη Μαρτίου σε γωνία 20 μοιρών.
Αυτά τα πειράματα έδειξαν ότι, κατά τη διάρκεια δύο καλλιεργητικών περιόδων, οι αποδόσεις ρυζιού κάτω από τα πάνελ ήταν 75% και 85% χαμηλότερες σε σύγκριση με τους αντίστοιχους καλλιεργητές χωρίς μονάδες που βρίσκονταν κοντά. Ωστόσο, οι επιστήμονες διαπίστωσαν ότι, αν και ελαφρώς χαμηλότερη κατά το πρώτο έτος, η απόδοση βελτιώθηκε σημαντικά κατά το δεύτερο έτος, μετά από βελτιστοποίηση της ποσότητας ηλιακού φωτός που έφτανε στις καλλιέργειες.
«Είναι σημαντικό ότι το ρύζι πληρούσε επίσης τα υψηλότερα πρότυπα ποιότητας σιτηρών της Ιαπωνίας», εξήγησαν περαιτέρω. «Η μέση περιεκτικότητα σε πρωτεΐνη ήταν 6,34% σε σύγκριση με 6,47% για το ρύζι που παράγεται στην τοπική περιοχή του χωριού, ενώ η περιεκτικότητα σε αμυλόζη ήταν 18,71% σε σύγκριση με 18,67%.»
Το φωτοβολταϊκό σύστημα διαπιστώθηκε ότι ήταν σε θέση να παράγει 961,4 kWh/kW, μια τιμή που οι ερευνητές περιέγραψαν ως συγκρίσιμη με τα αγροβολταϊκά συστήματα στην Ευρώπη.
Τα ευρήματά τους είναι διαθέσιμα στην εργασία «Μελέτη περίπτωσης καλλιέργειας ρυζιού στην Ιαπωνία υπό αγροφωτοβολταϊκό σύστημα», που δημοσιεύτηκε στο Journal of Photonics for Energy.
Τα αποτελέσματα της έρευνας
«Η μελέτη υπογραμμίζει τους συμβιβασμούς που εμπλέκονται στην εξισορρόπηση της παραγωγικότητας των καλλιεργειών με την παραγωγή ηλιακής ενέργειας», κατέληξε η ερευνητική ομάδα. Οι ερευνητές σημείωσαν ότι η προσεκτική διαχείριση της σκίασης, συμπεριλαμβανομένης της προσαρμογής των γωνιών των πάνελ καθ' όλη τη διάρκεια της ημέρας και της εποχής, μπορεί να βοηθήσει στην επίτευξη και των δύο στόχων. Επίσης, τόνισαν μελλοντικές κατευθύνσεις, όπως η χρήση της Τεχνητής Νοημοσύνης για τη βελτιστοποίηση της κατανομής του ηλιακού φωτός σε πραγματικό χρόνο και ο πειραματισμός με ηλιακά πάνελ υψηλής απόδοσης ή ημιδιαφανή για την περαιτέρω μείωση της σκίασης των καλλιεργειών.
www.worldenergynews.gr
