Учени от Държавния университет на Колорадо са провели полеви изследвания на растежа на зеленчукови култури, разположени под фотоволтаични модули с различна прозрачност. Зеленчуците са отглеждани под тънкослойни, полупрозрачни модули от кадмиев телурид (St-CdTe) с прозрачност 40 %, двулицеви монокристални силициеви модули (BF-Si) с прозрачност 5 % и непрозрачни поликристални силициеви модули (O-Si) с прозрачност 0 %.
„Технологията за полупрозрачни фотоволтаични модули (STPV) се очертава като потенциално решение за смекчаване на негативните ефекти от гъстата сянка в системите за отглеждане на култури, като същевременно се поддържа висока плътност на модулите“, казват учените. „Доколкото ни е известно, това е първият възпроизведен изследователски експеримент, който оценява видовете прозрачност на модулите в условията на напоявано зеленчуково поле.“
Експериментът е проведен в продължение на два вегетационни сезона – 2020 и 2021 г. Мястото на изследването е разположено във Форт Колинс, Колорадо, САЩ, в поле, предназначено за научни изследвания. Като цяло е тестван растежът на шест зеленчука: пипер халапеньо, пипер, маруля, тиква, домати тасманийски шоколад и червени домати рацер.
„На цялата площадка бяха засадени три реда – северен, среден и южен“, обясни групата. „Марулята, пиперът и доматите бяха засадени в два изместени подреда в лехи с дължина 0,9 м, покрити с черен пластмасов мулч в северния и южния ред. Тиквичките бяха засадени изключително в средния ред и през двете години с разстояние 1,2 м по средата.“
Що се отнася до фотоволтаичните модули, учените са използвали по три от всеки тип. Те са инсталирани в установена позиция от 35 градуса с лице на юг, като долният край на модулите е на 1220 мм над земята, а задният – на височина 2360 мм. Номиналната мощност на ST-CdTe модулите е 57 W, на BF-Si – 360 W, а на O-Si – 325 W.
„Всяка от 12-те подплощадки с култури, включващи както фотоволтаични масиви, така и контролни площи, се простираше на широчина 4,3 м, като разстоянието между съседните подплощадки беше 4,3 м“, казват изследователите. „Поради конфигурацията за монтиране на един стълб, сянката, хвърляна от модулите, се движеше през целия ден. По този начин културите получаваха пряко слънце в началото и в края на деня, като максималната сянка беше в пиковите часове на деня и непосредствено под модулите.“
Според резултатите лятната тиква и при трите типа модули показва значително по-ниски добиви от контролния участък, независимо от типа прозрачност на модулите. Докато в контролния участък, при условия на пълно слънце, тиквата е дала 5,1 kg от растение, при сценария BF-Si тя е отгледала 3,2 kg, при сценария O-Si – 3,2 kg, а при сценария ST- CdTe – 4,1 kg.
Останалите зеленчуци са имали равни или по-високи средни добиви от контролата при 40% прозрачен ST-CdTe сценарий, но без статистически значими разлики. Пиперките халапеньо са дали 155 g от растение на пълно слънце, 161 g при BF-Si, 155 g при O-Si и 162 g при ST- CdTe, докато пиперките са дали 295 g от растение на пълно слънце, 294 g при BF-Si, 278 g при O-Si и 346 g при ST- CdTe.
Теглото на една глава маруля е 105 g на пълно слънце, 126 g в BF-Si, 111 g в O-Si и 129 g в ST- CdTe. Доматите тасманийски шоколад са имали средно 926 g на растение на пълно слънце, 1 060 g в BFSi, 1 069 g в O-Si и 1 278 g в ST- CdTe. И накрая, доматите от сорта Red racer са имали 867 g на растение на пълно слънце, 733 g в BF-Si, 903 g в O-Si и 962 g в ST- CdTe.
„Оптимизацията на agri-PV масива с полупрозрачни фотоволтаични модули би могла да увеличи селскостопанското производство, като същевременно се запази допълнителната защита на захранвания с енергия навес в традиционните APV системи“, заключават изследователите. „Необходими са допълнителни изследвания, за да се разбере по-добре икономическият компромис между увеличената прозрачност на модулите в сравнение с производството на зеленчукови култури, като същевременно се отчита и увеличеният добив на енергия от двулицевостта на модулите.“
Техните открития са представени в „Vegetable Crop Growth Under Photovoltaic (PV) Modules of Variing Transparencies“, публикувано в Heliyon.
