Laut pv Magazine – 20. FEBRUAR 2023 BEATRIZ SAN TOS

US-Forscher untersuchen, wie Agrivoltaiksysteme , die auf Single Pole Ground Mounted Trackers montiert sind, Niederschlag und Lichtumverteilung bei einer 1,2-MW-Anlage auf Grünland in Boulder, Colorado, beeinflussen.

Wissenschaftler der Colorado State University untersuchen, wie die Umverteilung von Niederschlag und Licht durch Agri verursacht wirdVoltaiksysteme , die auf einachsigen Trackern montiert sind, können das Wachstum von unbewässertem Grünland beeinträchtigen. Die Studie ist Teil des vom US-Landwirtschaftsministerium finanzierten Projekts „Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System“ (SCAPES).

„Was wir festgestellt haben, ist, dass an den Tropfkanten von Modulen, je nachdem, ob Sie sich bei Regen nach Osten oder Westen neigen, an einer Stelle etwa das Zwei- bis Fünffache der Niederschlagsmenge abgeführt wird. “, sagte der Doktorand Matthew Sturcio gegenüber pv magazine. „Wenn Sie das für Colorado quantifizieren wollen, geht es darum, den jährlichen Niederschlag von 350 mm auf 1.200 mm Regen zu ändern. Wenn Sie das tun, können Sie die Menge an Bodenfeuchtigkeit, die während der gesamten Saison verbleibt, wirklich verbessern, anstatt sie verdunsten zu lassen.“

Sturcio und sein Team forschen an Jack's Solar Garden, einem 1,2-MW-Solargarten in Boulder, Colorado. Das Projekt wurde 2020 installiert und umfasst mehr als 3.200 monokristalline 380-W-PV-Module des vietnamesischen Solarherstellers Boviet Solar. Die Paneele sind auf einachsigen Trackern montiert, ein Drittel davon in 2,4 Meter Höhe und die anderen zwei Drittel in 1,8 Meter Höhe.

Colorado hat ein halbtrockenes Klima mit stärkeren Regenfällen und Temperaturen um die 35 °C am Nachmittag. Die Temperaturen am Morgen liegen bei etwa 22 C. Die Tracker neigen sich morgens nach Osten und nachmittags nach Westen, der Sonne folgend. Wenn es regnet, simuliert diese Bewegung die Bedingungen großer Regenfälle an beiden Rändern, wobei am westlichen Rand aufgrund der höheren Niederschlagsmengen am Nachmittag mehr Wasser fällt.

Folglich erwartete das Forschungsteam ursprünglich, dass die westliche Tropfkante eine erhöhte Grünlandproduktivität aufweisen würde. Stattdessen fanden sie heraus, dass der östliche Rand mit geringerer Bodenfeuchtigkeit ein höheres Grünlandwachstum aufweist.

Sie platzierten Feuchtigkeitssensoren auf dem Land und stellten fest, dass es einen 40 cm bis 60 cm breiten Streifen gibt, der von der erhöhten Bodenfeuchte an den Tropfkanten profitiert. Experimente zeigten, dass Lufttemperatur und Trockenheit auch die Grünlandproduktivität innerhalb und außerhalb dieses Streifens beeinflussen.

Das Temperaturoptimum für das Grasland, das in Jack's Solar Garden wächst, liegt viel näher an 30 ° C als an den 35 ° C, die nachmittags gemessen werden, so Stucchio. „Wenn Sie 30 Grad überschreiten, reduzieren Sie die Menge an Photosynthese, die für diese Pflanze stattfinden kann“, sagte er.

Das Team fand heraus, dass die niedrigeren Lufttemperaturen und die geringere Lufttrockenheit am Morgen die geringere Bodenfeuchtigkeit ausgleichen, was zu einer erhöhten Produktivität am östlichen Rand führt.

Als produktivitätssteigernd erwies sich auch die Verschattung durch die Solaranlagen.

„Normalerweise stellt man sich vor, dass Grünland dafür ausgelegt ist, den ganzen Tag über mit sehr starkem Licht fertig zu werden“, sagte Stucchio. „Aber wir haben festgestellt, dass die photosynthetische Effizienz verbessert wird, wenn man den halben Tag mit der Solaranlage beschattet. Sie haben höhere Photosyntheseraten, wenn die Sonne verfügbar ist, weil Sie eine kürzere Photoperiode haben“, erklärte er.

Darüber hinaus führt eine kürzere Photoperiode zu einer geringeren Evapotranspiration aus den Blättern, wodurch der Wasserverlust verringert wird. Laut Sturchio könnte sich dies als entscheidend für die Aufrechterhaltung der Grünlandproduktivität in Dürreperioden erweisen. Das Team hofft, die Hypothese testen zu können, wenn Colorado in Zukunft eine Dürreperiode erlebt.

Die Installation bei Jack's Solar Garden ist darauf ausgelegt, die Stromproduktion ohne viel Platz zwischen den Modulreihen zu maximieren. Das Team stellte fest, dass sich der Boden außerhalb des östlichen oder westlichen Randstreifens eher wie der Abstand zwischen den Modulreihen verhält und die Bedingungen zwischen den beiden Streifen den Bedingungen direkt unter den Solaranlagen ähnlicher sind.

Sie beobachteten auch, dass die Blätter der Pflanzen unter den Solaranlagen um 4 °C kühler sind. „Es gibt viele Pflanzen, die von dieser niedrigeren Temperatur mitten im Sommer in Colorado profitieren können“, sagte Stucchio.

Insgesamt führt das derzeitige Design zu 9 % weniger Grasproduktion, was hauptsächlich auf den Platz direkt unter der Solaranlage zurückzuführen ist. Laut Sturchio gleichen die wirtschaftlichen Gewinne aus der Stromerzeugung die etwas niedrigere Pflanzenproduktion bei weitem aus.

„Aber wenn wir die Solarzellen in einem Abstand von 15 Metern aufstellen, erhalten Sie in einem nassen Jahr eine Produktivitätssteigerung von 6 %“, behauptete er.

In Zukunft zielt das SCAPES-Projekt darauf ab, Agrivoltaik in geschädigten Agrarökosystemen zu entwickeln.

Das Team glaubt, dass ihr Verständnis der Auswirkungen von einachsigen Agrivoltaiksystemen auf Niederschlag und Lichtumverteilung und die daraus resultierenden Auswirkungen auf die Pflanzenproduktivität dazu beitragen können, durch Überweidung, landwirtschaftliche Praxis und Wasserknappheit degradiertes Land wiederherzustellen.