Naukowcy z Uniwersytetu w Hohenheim zebrali dane na temat warunków klimatycznych pod systemem z półprzezroczystymi modułami słonecznymi APV, a także z sąsiedniego pola referencyjnego. Promieniowanie słoneczne pod systemem APV było o około 30 procent mniejsze niż w polu referencyjnym. Oprócz ilości promieniowania słonecznego System APV, oprócz zmniejszenia natężenia promieniowania słonecznego na uprawy, wpłynął pozytywnie także na rozkład opadów atmosferycznych i temperaturę gleby.

Wiosną i latem temperatura gleby, nad którą uruchomiono systemie APV, była niższa niż w polu bez systemu APV. Z kolei temperatura powietrza była identyczna na obu gruntach eksperymentalnych. W gorące, suche lato 2018 r. wilgotność gleby w uprawie pszenicy była wyższa niż na polu referencyjnym bez instalacji APV, natomiast w miesiącach zimowych była niższa niż w przypadku innych upraw.

– Możemy założyć, że cień pod półprzezroczystymi modułami słonecznymi pozwolił roślinom lepiej znosić gorące i suche warunki 2018 roku – mówi naukowiec rolny Andrea Ehmann.

– Wynik ten pokazuje potencjał wykorzystania systemy APV w regionach suchych, ale także konieczność przeprowadzenia dalszych prób w innych regionach klimatycznych i z innymi rodzajami upraw – dodaje jej kolega, Axel Weselek.

Słoneczny efekt synergii dla rolnictwa

W 2018 r. promieniowanie słoneczne wynosiło 1319,7 kilowatogodzin na m2, co stanowi wzrost o 8,4 procent w porównaniu z rokiem poprzednim. Wydajność energetyczna układu APV wzrosła o dwa procent do 249,857 kWh, co odpowiada wyjątkowo dobrej wartości wydajności jednostkowej 1285,3 kWh/kWp.

Koszty produkcji energii elektrycznej w systemie APV są dziś konkurencyjne w porównaniu do kosztów produkcji związanej z wykorzystaniem małego systemu dachowego PV. Naukowcy przewidują dalsze redukcje kosztów, dzięki korzyściom wynikającym ze skali i efektom związanym z dalszym udoskonaleniem sprawności systemu APV.

– Agrofotowoltaika może stanowić odpowiedź na nurtujący nas problem, jak połączyć produkcję żywności z ekologicznym wytwarzaniem energii elektrycznej. Z technicznego punktu widzenia, rolnicy mogą wytwarzać energię elektryczną i hodować uprawy na tej samej działce. Dzięki podwójnemu wykorzystaniu gruntów ornych, główne zadanie produkcji żywności jest realizowane. Dodatkowa produkcja energii elektrycznej z energii słonecznej przyczynia się do zwiększenia mobilności elektrycznej i służy ochronie klimatu – mówi Stephan Schindele z instytutu Fraunhofer ISE.

Potencjał rozwojowy dla suchych regionów

Wyniki z lata 2018 r. uwidaczniają ogromny potencjał agrofotowoltaiki dzięki wykorzystaniu półprzezroczystych modułów fotowoltaicznych APV, szczególnie w suchych strefach klimatycznych. Uprawy i zwierzęta hodowlane mogą korzystać z cienia, jaki daje konstrukcja APV, wykorzystująca półprzezroczyste moduły fotowoltaiczne.

Instytut naukowy Fraunhofer ISE pracuje już nad kilkoma projektami mającymi na celu transfer tej technologii do krajów progowych i rozwijających się, jak również do nowych zastosowań. Pilotażowe badanie przeprowadzone przez Fraunhofer ISE dla indyjskiego stanu Maharashtra wykazało, że efekty zacienienia i mniejsze odparowywanie wody skutkują nawet o 40% wyższymi plonami pomidorów i upraw bawełny.

– W niektórych przypadkach wykazaliśmy prawie dwukrotnie większą efektywność użytkowania gruntów w regionie z wykorzystaniem systemu APV – mówi Max Trommsdorff z Fraunhofer ISE, kierownik projektu w ramach prowadzonych badań APV-RESOLA.

W projekcie "Agrofotowoltaika – Efektywne gospodarowanie gruntami (APV-RESOLA)" w ramach unijnego programu Horizon 2020 badacze Fraunhofer współpracują z partnerami z Algierii w celu zbadania wpływu systemów APV na bilans wodny. Poza mniejszym odparowywaniem i niższymi temperaturami, ważną rolę odgrywa również zbieranie wody deszczowej za pomocą modułów fotowoltaicznych.