Volgens pv Magazine - 20 FEBRUARI 2023 BEATRIZ SAN TOS

Amerikaanse onderzoekers bestuderen hoe agrivoltaïsche systemen gemonteerd op enkelpolige grondmontage- trackers de regenval en de herverdeling van licht beïnvloeden bij een installatie van 1,2 MW op grasland in Boulder, Colorado.

Wetenschappers van de Colorado State University onderzoeken hoe de herverdeling van regenval en licht veroorzaakt door agrivoltaïsche systemen die op eenassige trackers zijn gemonteerd, kunnen de groei van niet-geïrrigeerd grasland beïnvloeden. De studie maakt deel uit van het Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System (SCAPES)-project, gefinancierd door het Amerikaanse ministerie van landbouw.

"Wat we ontdekten, is dat op de druppelranden van modules, afhankelijk van of je naar het oosten of het westen kantelt als er regen valt, je ergens tussen de twee en vijf keer de hoeveelheid neerslag kunt krijgen die op één plek wordt gedumpt, Dat zegt promovendus Matthew Sturchio tegen pv magazine. “Als je dat voor Colorado wilt kwantificeren, gaat het om het veranderen van de jaarlijkse neerslag van 350 mm naar 1.200 mm regen. Als je dat doet, kun je echt de hoeveelheid bodemvocht die het hele seizoen vasthoudt verbeteren, in plaats van het te laten verdampen.”

Sturchio en zijn team doen onderzoek naar Jack's Solar Garden, een gemeenschappelijke zonnetuin van 1,2 MW in Boulder, Colorado. Het project is in 2020 geïnstalleerd en bevat meer dan 3.200 monokristallijne PV-modules van 380 W van de in Vietnam gevestigde fabrikant van zonne-energie Boviet Solar. De panelen zijn gemonteerd op eenassige trackers, een derde daarvan op 2,4 meter hoogte en de overige tweederde op 1,8 meter hoogte.

Colorado heeft een semi-aride klimaat, met sterkere regenval en temperaturen rond de 35 C in de middag. De temperatuur in de ochtend ligt rond de 22 C. De trackers kantelen 's morgens naar het oosten en 's middags naar het westen, de zon volgend. Als het regent, simuleert deze beweging de omstandigheden van grote regenval aan beide kanten, waarbij meer water aan de westkant valt vanwege de grotere regenval in de middag.

Bijgevolg verwachtte het onderzoeksteam oorspronkelijk dat de westelijke druppelrand een verhoogde graslandproductiviteit zou vertonen. In plaats daarvan ontdekten ze dat de oostelijke rand, met een lager bodemvocht, een hogere graslandgroei heeft.

Ze plaatsten vochtsensoren op het land en ontdekten dat er een 40 cm tot 60 cm brede strook is die profiteert van het verhoogde bodemvocht van de druipranden. Experimenten toonden aan dat luchttemperatuur en droogte ook van invloed zijn op de graslandproductiviteit binnen en buiten die strook.

Volgens Sturchio ligt de optimale temperatuur voor de graslandteelt bij Jack's Solar Garden veel dichter bij de 30 C dan bij de 35 C die 's middags wordt geregistreerd. "Als je de 30 graden overschrijdt, verminder je de hoeveelheid fotosynthese die voor die plant kan plaatsvinden," zei hij.

Het team ontdekte dat de lagere luchttemperaturen en verminderde luchtdroogte in de ochtend het lagere bodemvocht compenseren, wat leidt tot een hogere productiviteit in de oostelijke rand.

De schaduw die door de zonnepanelen wordt geboden, bleek ook de productiviteit te verhogen.

"Meestal zou je je voorstellen dat grasland is aangepast om de hele dag met heel veel licht om te gaan", zegt Sturchio. "Maar we ontdekten dat als je de helft van de dag schaduw geeft met de zonnepanelen, dit de fotosynthese-efficiëntie verbetert. Je hebt een hogere fotosynthese wanneer de zon beschikbaar is, omdat je een kortere fotoperiode hebt”, legt hij uit.

Bovendien resulteert een kortere fotoperiode in minder verdamping van de bladeren, waardoor er minder water verloren gaat. Volgens Sturchio zou dit van cruciaal belang kunnen zijn om de graslandproductiviteit tijdens periodes van droogte op peil te houden. Het team hoopt de hypothese te testen als Colorado in de toekomst een periode van droogte doormaakt.

De installatie bij Jack's Solar Garden is ontworpen om de elektriciteitsproductie te maximaliseren, zonder veel ruimte tussen de rijen panelen. Het team ontdekte dat de grond buiten de oost- of westrandstrook zich meer gedraagt ​​als de ruimte tussen de rijen panelen, en dat de omstandigheden tussen de twee stroken meer lijken op de omstandigheden direct onder de zonnepanelen.

Ze merkten ook op dat de bladeren van planten onder de zonnepanelen 4 C koeler zijn. "Er zijn veel planten die kunnen profiteren van deze lagere temperatuur midden in de zomer in Colorado", zegt Sturchio.

Al met al leidt het huidige ontwerp tot 9% minder grasproductie, voornamelijk toe te schrijven aan de ruimte direct onder het zonnepaneel. Volgens Sturchio compenseren de economische voordelen van de elektriciteitsproductie de iets lagere gewasproductie ruimschoots.

"Maar als we de zonnepanelen 15 meter uit elkaar plaatsen, dan krijg je een productiviteitsstijging van 6% in een nat jaar", beweerde hij.

In de toekomst heeft het SCAPES-project tot doel agrivoltaïsche technologie te ontwikkelen in aangetaste agro-ecosystemen.

Het team is van mening dat hun begrip van de effecten van eenassige agrivoltaïsche systemen op regenval en herverdeling van licht en de daaruit voortvloeiende effecten op de productiviteit van gewassen kan helpen om land te herstellen dat is aangetast door overbegrazing, landbouwpraktijken en waterschaarste.