中国科学技術大学の研究者グループは、他のアプローチと比較して、PV設備の遮光効果を減らし、作物の光環境と作物の成長プロセス、収量と品質を改善できるという農業のための特別な設計を開発した。
研究者は、「このシステムは、従来の農業発電プロジェクトよりも10%高いコストを持っていますが、最適化された照明管理によって確保された作物収量の改善が、このわずかに高い投資を補うでしょう」と語った。
経済的実現可能性の面では、提案されたアプローチで開発されたシステムは、インストールされたkWあたり約715ユーロのコストとkWあたり約6.5ユーロのメンテナンスの年間コストで構築する必要がある。
グラス
こういうEven-lighting Agrivoltaic System (EAS)と呼ばれる新しい設計方法は、金属ブラケットを取り付け構造として利用され、従来のソーラーパネル、およびソーラーパネルの間に配置された溝付きガラス板から構成される。後者は、システム全体の受光領域の3分の1の領域を占める。研究者たちは「ガラス板の設置により、PVパネルアレイの密度は従来の太陽光発電所と同じで、エネルギー生産に最適な設計に非常に近いです」と断言した。
研究者によると、特別な要件がないため、高い透過係数を持つ通常のガラスを使用することができ、ケイ酸塩ガラスと超白色ガラスは完全に適する可能性がある。
金属ブラケットは、高い植物の成長と大きな農業機械の使用を可能にするのに十分な高さの柱に置かれる。モジュールの最適な傾斜角は23度で決定され、研究グループは発電費と建設費の間で良好な妥協点と説明した。
デモンストレーター
科学者たちは当初、溝付きガラス板の設計を光学的に計算してシミュレートし、その後、中国の安徽省阜陽市で最初のパイロット35 kW農業プロジェクトを建設した。レタス、ブロッコリー、ニンニクの芽、ニンニク、菜種、キクイモなどの一般的な野菜を植えた。
最近、2番目のパイロットシステムは同じ中国の安徽省の合肥市に配備された。
EASシステムは、一部の植物に対してより良い成長条件を提供した。例えば、キクイモの収穫は20%以上増加した。これは、施設内に保持される土壌水分の向上や、葉の光合成が深夜に最大に達するため、通常は植物外の休眠状態に入る良好な日の11:00から2:00 pmの間に光合成の下に残ることができるからであるだろう。
どちらの施設においても、ソーラーパネルの高さは2.5メートルに設置された。植物の一部は、他の処理と比べて毎日余分な2時間の光時間が提供され、ソーラーパネルによって動力を与えられた補足LEDランプを装備したシステムの下で成長した。
収穫率
「EASの経済的利益は、設置費とメンテナンスコスト、発電の利益、作物の収穫の利益で構成されています」と、学者は説明した。彼は、また「異なる作物を植えることの総合的な利点を正確に評価するために、我々は様々な作物を植えるのに必要な時間と作物の成長の間にPVパネルによって発電される電力量を考慮しました。」と述べた。
この測定値によると、透明な溝付きガラス板の使用は、従来のシステムと比べて1日に作物によって収集された照射を47.38%改善し、1日に少なくとも6時間の太陽を必要とするエルサレムアーティチョークの収量は23%引き上げた。
太陽光発電を含め、このシステムは、農家の平均所得が5.14倍に増加し、高い土地当量比(LER)を実行し、インタークロップの生産性と有効性を測定することを示している。また、１ヘクタール当たりの農地の経済的利益も改善された。
中国のグループは、「EASの下では、作物は急速に成長し、収穫量は自然状態の下でのそれと同等かそれ以上でした。補足LEDランプをEASに追加することによって、レタスの可溶性糖度は72.14%に増加し、レタスの硝酸塩含有量は21.51%に減少しました。」と指摘した。
