Ισπανοί ερευνητές διαπίστωσαν ότι τα ημιδιαφανή φωτοβολταϊκά θερμοκήπια πυριτίου αύξησαν το βάρος των καρπών της ντομάτας κατά 25% - Παράλληλα παρήγαγαν 726,8kWh σε δύο σεζόν
Ερευνητές με επικεφαλής το Ισπανικό Ινστιτούτο Γεωργικής και Περιβαλλοντικής Έρευνας και Ανάπτυξης Murcian (IMIDA) αξιολόγησαν τον αντίκτυπο διαφορετικών σχεδίων αγροβολταϊκών συστημάτων στις καλλιέργειες ντομάτας για να προσδιορίσουν το επίπεδο σκίασης που ωφελεί περισσότερο τα φυτά.
Τα ευρήματα παρουσιάστηκαν στο «Συγκριτική αξιολόγηση ημιδιαφανών φωτοβολταϊκών μονοκρυσταλλικού πυριτίου και τελλουριδίου καδμίου για καλλιέργεια ντομάτας σε μεσογειακά αγροβολταϊκά θερμοκήπια», που δημοσιεύτηκε στο Smart Agricultural Technology.
Ερευνητές από το IMIDA της Ισπανίας, το Πανεπιστήμιο Miguel Hernández του Έλτσε και το Πανεπιστήμιο Aldo Moro του Μπάρι της Ιταλίας συνέβαλαν στη μελέτη.
«Η χρήση τεσσάρων ανεξάρτητων, πανομοιότυπων θερμοκηπίων επιτρέπει μια αξιόπιστη αξιολόγηση των αντίστοιχων επιπτώσεών τους στο μικροκλίμα, την απόδοση των καλλιεργειών και την παραγωγή ενέργειας.
Συγκεκριμένα, η μελέτη στόχευε στην αξιολόγηση της αγρονομικής και ενεργειακής απόδοσης δύο εμπορικά διαθέσιμων ημιδιαφανών φωτοβολταϊκών τεχνολογιών, με διακριτά πρότυπα μετάδοσης φωτός, σε σύγκριση με τον έλεγχο και τις επεξεργασίες με δίχτυ σκίασης», ανέφερε η ομάδα.
Οι ερευνητές δοκίμασαν ένα ημιδιαφανές θερμοκήπιο μονοκρυσταλλικού πυριτίου (PV-Si) και ένα θερμοκήπιο λεπτής μεμβράνης τελλουριδίου του καδμίου (PV-TF) έναντι ενός θερμοκηπίου ελέγχου και ενός με δίχτυ σκίασης.
Έρευνα σε δύο καλλιεργητικές περιόδους
Η μελέτη πραγματοποιήθηκε στη Μούρθια της Ισπανίας, σε δύο καλλιεργητικές περιόδους ντομάτας.
Μια χειμερινή-ανοιξιάτικη περίοδο 120 ημερών από τον Δεκέμβριο του 2023 έως τον Απρίλιο του 2024 και μια 98ήμερη ανοιξιάτικη-καλοκαιρινή περίοδο από τον Απρίλιο έως τον Ιούλιο του 2024.
Το ημι-άνυδρο μεσογειακό κλίμα της Μούρθια χαρακτηρίζεται από μέσες καλοκαιρινές και χειμερινές θερμοκρασίες 30°C και 12°C, αντίστοιχα. Η ομάδα χρησιμοποίησε θερμοκήπια πολυαιθυλενίου διαστάσεων 3,9μ. μήκος × 2μ. πλάτος × 3,1μ. ύψος και στις δύο εποχές.
Τα υλικά που αξιολογήθηκαν εγκαταστάθηκαν στην οροφή και τη νότια πρόσοψη κάθε θερμοκηπίου. Το θερμοκήπιο ελέγχου χρησιμοποίησε μόνο την τυπική μεμβράνη πολυαιθυλενίου, ενώ το θερμοκήπιο ελέγχου σκίασης πρόσθεσε ένα δίχτυ σκίασης σε επιλεγμένες ζώνες.
Ένα ηλιακό θερμοκήπιο διέθετε μονοφασικές φωτοβολταϊκές μονάδες πυριτίου με διαφάνεια 50%, ενώ το άλλο χρησιμοποιούσε μονάδες τελλουριδίου του καδμίου (CdTe), επίσης με διαφάνεια 50%. Κάθε ηλιακό θερμοκήπιο είχε 18 μονάδες - οι μισές στην οροφή και οι μισές στην πρόσοψη - με ονομαστική ισχύ 59W για PV-Si και 40W για PV-TF.
Οι μικροκλιματικές συνθήκες μέσα σε κάθε πιλοτικό θερμοκήπιο παρακολουθούνταν σε διαστήματα δύο λεπτών.
«Οι μετρήσεις περιελάμβαναν τη θερμοκρασία του αέρα, τη σχετική υγρασία, την ηλιακή ακτινοβολία και τη φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία.
Επιπλέον, η θερμοκρασία και η υγρασία του εδάφους μετρήθηκαν σε διαστήματα πέντε λεπτών σε βάθη που κυμαίνονταν από 10 έως 60 cm σε βήματα των 10 cm», εξήγησε η ομάδα.
Διαφορά απόδοσης ανά εποχή
Οι δοκιμές έδειξαν ότι η τεχνολογία PV-Si παρήγαγε μέση ημερήσια ενεργειακή απόδοση 3,92kWh την περίοδο χειμώνα-άνοιξη και 4,07kWh την άνοιξη-καλοκαίρι.
Η PV-TF, εν τω μεταξύ, παρήγαγε 2,58kWh και 2,79kWh, αντίστοιχα. Η συνολική παραγωγή ενέργειας και στις δύο εποχές έφτασε τις 726,8kWh για την PV-Si και τις 488,4kWh για την PV-TF.
Το ημερήσιο ολοκληρωτικό φωτός (DLI), που αντιπροσωπεύει το συνολικό φωτοσυνθετικά ενεργό φως που δέχονται τα φυτά κάθε μέρα, ήταν κατά μέσο όρο 18,1molm⁻² την περίοδο χειμώνα-άνοιξη και 25,4molm⁻² την άνοιξη-καλοκαίρι στο θερμοκήπιο Si.
Στο θερμοκήπιο TF, το DLI ήταν κατά μέσο όρο 10,8molm⁻² και 17molm⁻², αντίστοιχα.
«Κατά τη διάρκεια του κύκλου χειμώνα-άνοιξη, μόνο τα θερμοκήπια ελέγχου και PV-Si διατήρησαν τιμές DLI πάνω από το ελάχιστο όριο που απαιτείται για τη βέλτιστη ανάπτυξη των καλλιεργειών», ανέφεραν οι ερευνητές.
«Παρά μια παρόμοια αριθμός φρούτων, το θερμοκήπιο PV-Si παρήγαγε φρούτα με μέσο βάρος 25% υψηλότερο από το θερμοκήπιο ελέγχου, γεγονός που αποδίδεται σε ευνοϊκότερες νυχτερινές θερμοκρασίες αέρα και υψηλότερη υγρασία εδάφους.
Ποσότητα παραγωγής φρούτων
Την περίοδο χειμώνα-άνοιξη, το θερμοκήπιο Si απέδωσε 21 φρούτα με μέσο βάρος 74g, ενώ το θερμοκήπιο TF παρήγαγε 18 φρούτα με μέσο βάρος 50g. Κατά την άνοιξη-καλοκαίρι, το θερμοκήπιο Si παρήγαγε 30 φρούτα με μέσο βάρος 93g, σε σύγκριση με 23 φρούτα με 79g στο θερμοκήπιο TF.
Συνολικά, το σύστημα PV-Si εξισορρόπησε αποτελεσματικά τη διαχείριση της ηλιακής ακτινοβολίας, τη θερμική ρύθμιση και την παραγωγή ενέργειας, αποδεικνύοντας τις δυνατότητές του ως κατάλληλη τεχνολογία για αγροβολταϊκές εφαρμογές», κατέληξε η ομάδα.
www.worldenergynews.gr
