Purdue ülikooli teadlaste meeskond on leidnudAgrivoltaic süsteem neil on potentsiaal suurendada energia tootmist ja vähendada süsinikdioksiidi heitkoguseid, avaldades samal ajal minimaalset mõju taimekasvatusele.
Uurimistöös "Poolgalvaanika elujõulisus põllumajandusmaal: kas PV suudab lahendada toidu ja kütuse arutelu?"Cleaner Productioni ajakiri, analüüsis meeskond viit stsenaariumit, mis hõlmasid maisi põllumaad Ameerika Ühendriikide kesk-lääne piirkonnas.
Esimene on lähtestsenaarium, kus maisi kasvatatakse kogu piirkonnas. Teisel on traditsiooniline päikesesüsteem, mis on paigaldatud 25% alast, asendades maisisaagi. Ülejäänud kolmes stsenaariumis on agrovoltaid, mille all kasvab mais, kusjuures hinnanguliselt 5,5% maast on hõivatud päikesestruktuuridega ja see pole põllukultuuride kasvatamiseks saadaval. Kolmandas süsteemis kasutatakse täielikku päikesepaneelide tihedust, millele järgneb pool ja veerand paneeli tihedust neljandas ja viiendas süsteemis.
Teadlased võrdlesid neid viit süsteemi nelja mõõdiku alusel: maisi tootmine toiduks või loomasöödaks, energia tootmine bioetanooli või elektri kujul, kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamine ja põllumehe kasumlikkus.
Kõrgeim toidu/söödatoodang saavutati baassüsteemis. Teises süsteemis vähenes maisi toidu/söödana kogus 25% proportsionaalselt olemasoleva maa vähenemisega. Põllumajanduslike süsteemide väljundid varieerusid varjutatud piiride alusel: kvartali päikesepaneelide tiheduse süsteemis registreeriti toiduks/söödaks saadaoleva maisi hulk 11% võrreldes baassüsteemiga.
Võrreldes baassüsteemiga tõstsid traditsiooniline fotogalvaaniline süsteem ja kvartalitihedusega agrogalvaaniline süsteem energia lõpptarbimise tasemelt vähem kui 2 MWh/ha/aastas ligikaudu 140 MWh MWh/ha aastas. Pooltihedusega agrogalvaaniline süsteem tõstis energiatootmise ligikaudu 280 MWh/ha/aastas ja täistihedusega agrogalvaaniline süsteem tõstis energiatootmise ligikaudu 560 MW/ha/aastas.
Teadlased leidsid ka, et etanoolil on minimaalne mõju kogu energiatoodangule süsteemides kaks kuni viis. "Seetõttu ei olnud maisitootmise madala varjundiga saagikuse ja kõrge varjutatud saagikuse piire arvesse võttes üldist energiatoodangu osas olulist erinevust," ütles meeskond.
Kasvuhoonegaaside vähendamise arvutamisel vähendas lähtesüsteem, milles energiaallikana oli ainult etanool, vähem kui 2 tonni CO2-ekv/ha aastas. Teised süsteemid vähendasid heitkoguseid sadade tonnide CO{2}}ekv/ha/aastas, kusjuures igas süsteemis oli kogus "sarnaselt kogu töötlemisalasse lisatud päikesepaneelide arvuga".
Kui traditsioonilisel fotogalvaanilisel süsteemil ja veerandtihedusega agrogalvaanilisel süsteemil oli tegelikult sama energiatootmine ja kasvuhoonegaaside vähenemine, ennustatakse uurimistöös agrogalvaanilise süsteemi jaoks suuremat maisi saagikust, kuna see võimaldab rohkem põllukultuure kasvada ja varjutus oli minimeeritud tänu suurele vahekaugusele. paneelid.
Aruande järelduses väidavad teadlased, et agrovoltaics "võib pakkuda elujõulist strateegiat, et leevendada praegust kompromissi energiatootmise, kasvuhoonegaaside heitkoguste, toiduainete tootmise ja talude kasumlikkuse vahel."
"Meie analüüs näitab, et nii fotogalvaanilised süsteemid kui ka agrogalvaanilised süsteemid võivad oluliselt suurendada energia tootmist hektari kohta võrreldes lähtetasemega, kus umbes 27% maisist omistatakse etanoolile," märkisid teadlased.
Teadlased selgitavad ka, et kuigi agrogalvaanika kasutuselevõttu võivad mõjutada suured kapitalikulud, saab selle tõkke poliitilise toetusega ületada, eriti kui põllukultuuride hinnad on väga kõikuvad. Nad ütlevad, et kaasnevad kulud peaksid tehnoloogia arenedes vähenema, kuid hoiatavad, et sidusrühmade vajaduste paremaks mõistmiseks ja täiustatud inseneritöö tagamiseks tuleb teha rohkem tööd, et vähendada kulusid ja maksimeerida süsteemi väljundeid.
"Päikesegalvaanika integreerimine põllumajandusmaasse pakub suuremat potentsiaali taastuvenergia tootmiseks ja kasvuhoonegaaside heitkoguste vähendamiseks," öeldakse dokumendis. "Meie arvutused näitavad, et kui puudub etanoolinõudlus, saab toidu- ja loomasöödana saadaoleva maisi kogust tegelikult suurendada isegi siis, kui päikesepaneelid on integreeritud, võrreldes etanoolivajaduse ja fotogalvaanilise integratsiooni puudumisel saadaoleva kogusega. Selles vaates pakuvad agrovoltailised tehnoloogiad elujõulise lahenduse toidu ja kütuse arutelule, võimaldades toota suures koguses energiat minimaalse mõjuga maisile kui toidu-/söödaressursile.
