System PV w kształcie litery V – innowacja dla agrofotowoltaiki?

Włosi testują nowy system agrofotowoltaiczny w układzie litery V, który łączy produkcję energii z ochroną upraw. Rozwiązanie ma zmniejszyć zajętość gruntu przy minimalnym spadku wydajności.

W obliczu rosnącego zapotrzebowania na zrównoważone źródła energii przy jednoczesnej potrzebie efektywnego wykorzystania gruntów rozwiązania z obszaru agrofotowoltaiki zyskują coraz większe znaczenie.

Włoski startup Horizonfirm srl we współpracy z naukowcami z uniwersytetu w Palermo pracuje nad ciekawym rozwiązaniem z tego obszaru, które ma na celu znaczącą redukcję wykorzystanej powierzchni kosztem niewielkiego spadku wydajności

REKLAMA

V-shaped

Projekt koncentruje się na opracowaniu i wdrożeniu systemu agrofotowoltaicznego, którzy wykorzystuje moduły fotowoltaiczne zamontowane w układzie kształtu litery V, tzw. V-shaped configuration. Głównym celem takiej konstrukcji jest zminimalizowanie wpływu instalacji PV na nasłonecznienie roślin uprawnych, przy jednoczesnym utrzymaniu wysokiej efektywności energetycznej.

System opiera się na dwustronnych (bifacjalnych) modułach fotowoltaicznych zainstalowanych na jednoosiowych trackerach, których zastosowanie umożliwia dynamiczne dostosowywanie nachylenia modułów w ciągu dnia – zarówno dla maksymalizacji produkcji energii, jak i regulacji ilości światła docierającego do upraw. W praktyce pozwala to na zmianę kąta nachylenia modułów w zależności od pory dnia i pozycji słońca, co daje istotne korzyści z punktu widzenia rolnictwa.

Takie są efekty testów

Projekt badawczy obejmuje nie tylko aspekty techniczne i energetyczne, ale również analizę wpływu tego typu instalacji na konkretne rodzaje upraw. W badaniu, szczególną uwagę poświęcono winoroślom, co nie jest przypadkowe, ponieważ winnice jako uprawy o wysokiej wartości stają się coraz bardziej popularnym miejscem wdrażania rozwiązań agroPV w Europie Południowej.

Zespół badawczy przeprowadził szczegółowe symulacje dla upraw winorośli, uwzględniając typowe warunki klimatyczne i nasłonecznienie panujące w południowych Włoszech.

Wyniki analiz są bardzo obiecujące. Okazało się, że system w układzie V może znacząco zmniejszyć powierzchnię gruntu potrzebną do instalacji PV w porównaniu z tradycyjnymi konstrukcjami. W analizie porównawczej system V-shaped wykazywał o 24 proc. mniejsze zapotrzebowanie na powierzchnię niż standardowe, jednostronne systemy PV wykorzystujące jednoosiowe trackery.

REKLAMA

Jeśli chodzi natomiast o produkcję energii, projekt zakłada pewne kompromisy, choć jak twierdzą przedstawiciele startu-upu – na akceptowalnym poziomie. Otóż symulacje wykazały, że nowa konfiguracja skutkuje spadkiem produkcji energii elektrycznej w porównaniu z klasycznym układem o 5,2 proc.

Projekt demonstracyjny

W chwili obecnej prowadzone są prace przygotowawcze do realizacji pilotażowej instalacji wykorzystującej opisaną konfigurację. Projekt demonstracyjny ma mieć moc 949 kW, co pozwoli na szczegółowe przetestowanie systemu w rzeczywistych warunkach polowych. Celem tej fazy jest nie tylko potwierdzenie danych symulacyjnych, ale również zebranie informacji dotyczących reakcji roślin na zmienne warunki nasłonecznienia oraz wpływu systemu na mikroklimat upraw.

Do budowy systemu zostaną wykorzystane moduły fotowoltaiczne chińskiego producenta Trinasolar (nie podano modelu) oraz falowniki od Huawei (również nie podano modelu), które będą sterować algorytmem śledzenia opracowanym przez przez startup we współpracy z naukowcami.

Jak twierdzi przedstawiciel włoskiej firmy, to pierwszy tego typu algorytm oparty na Phytonie za pomocą oprogramowania PVlib. Narzędzie ma umożliwić modelowanie wydajności systemu uwzględniające m.in. wzajemne zaciemnienie i albedo gruntu.

Więcej na temat samego algorytmu można przeczytać w artykule naukowym pt.: „Modelling and analysis of V-shaped bifacial PV systems for agrivoltaic applications: A Python-based approach for energy optimization” opublikowanym w czasopiśmie Applied Energy.