În necazul amenințător al schimbărilor climatice, cultivarea culturilor comerciale în fermele solare (agrovoltaice), este o utilizare potențial eficientă a terenurilor agricole, care poate crește producția de alimente comerciale și poate îmbunătăți performanța și longevitatea panourilor solare, potrivit unei noi cercetări Cornell citată de Cornell Chronicle.

Pentru prima data un instrument

  „Acum avem, pentru prima dată, un instrument bazat pe fizică pentru a estima costurile și beneficiile co-localizării panourilor solare și agriculturii comerciale din perspectiva creșterii eficienței de conversie a energiei și a longevității panourilor solare”, a spus autorul principal Henry Williams. , doctorand la Cornell Engineering.

„Există potențialul ca sistemele agrovoltaice – în care agricultura și panourile solare coexistă – să ofere o răcire pasivă sporită prin înălțimi mai înalte a panourilor, acoperire a solului mai reflectorizante și rate de evapotranspirație mai mari în comparație cu fermele solare tradiționale”, a spus autorul principal Max Zhang, profesor la Sibley. Școala de Inginerie Mecanică și Aerospațială, „Putem genera energie electrică regenerabilă și conserva terenurile agricole prin sisteme agrovoltaice.”

Un exemplu

În New York, de exemplu, aproximativ 40% din capacitatea fermei solare la scară de utilitate a fost dezvoltată pe terenuri agricole, în timp ce aproximativ 84% din terenurile considerate potrivite pentru dezvoltarea solară la scară de utilitate sunt agricole, potrivit unui studiu de cercetare anterior al grupului lui Zhang.

Folosind un model de microclimat bazat pe dinamica fluidelor computaționale și date despre temperatura panoului solar, grupul a evaluat înălțimea panoului solar, reflectivitatea luminii a solului și ratele de evapotranspirație (procesul în care vaporii de apă se ridică din plante și sol). Ei au descoperit că sistemele agrovoltaice pot ajuta potențial la rezolvarea viitoarelor probleme alimentare-energetice globale.

Inginerii au arătat că panourile solare montate peste vegetație dezvăluie scăderi de temperatură la suprafață în comparație cu acele panouri construite pe terenul gol. Panourile solare au fost montate la 4 metri deasupra unei culturi de soia, iar modulele solare au prezentat scăderi de temperatură cu până la 10 grade Celsius, în comparație cu panourile solare montate la o jumătate de metru deasupra solului gol.

Un efort semnificativ

Efectul de răcire datorat evapotranspirației sporite și albedo-ului de suprafață din vegetație și sol este mai semnificativ decât cel indus de înălțimea mai mare a panoului; iar răcirea pasivă se adaugă la eficiența panoului solar, în comparație cu pământul expus sau pietrișul, conform lucrării. Mai bine, totuși, scăderea temperaturii duce la o durată de viață îmbunătățită a panourilor solare și la un potențial economic îmbunătățit pe termen lung.

„Pe măsură ce scădeți temperatura de funcționare a panoului solar, puteți crește eficiența și îmbunătăți longevitatea modulelor dvs. solare”, a spus Williams, „Arătăm beneficii duble. Pe de o parte, aveți producție de alimente pentru fermieri, iar pe de altă parte, am demonstrat o longevitate îmbunătățită și o eficiență îmbunătățită a conversiei pentru dezvoltatorii solari.”

Înțelegerea acestui concept reciproc avantajos vine într-un moment critic pentru producția agricolă, deoarece cererea globală de alimente este de așteptat să crească cu 50% până în 2050, pentru a hrăni aproximativ 10 miliarde de oameni, potrivit Institutului Mondial de Resurse. În același timp, este imperativ să se accelereze utilizarea energiei regenerabile pentru a atenua impactul schimbărilor climatice.

În zonele cu climă caldă, fermele agrovoltaice ar fi ideale

„Până în acest moment, cele mai multe dintre beneficiile sistemelor agrovoltaice s-au învârtit în jurul zonelor climatice calde și aride”, a spus Zhang, de asemenea, directorul facultății Kathy Dwyer Marble și Curt Marble pentru Centrul Cornell Atkinson pentru un viitor durabil.

„Această lucrare este un pas către evaluarea viabilității agrovoltaicelor în climă reprezentativă pentru nord-estul SUA în relaxarea concurenței de utilizare a terenurilor cu care se confruntă lumea.”