pv Magazine によると - 2023 年 2 月 20 日BEATRIZ SAN TOS

米国の研究者は、コロラド州ボールダーの草原に設置された 1.2 MW の設備で、単極地上取り付けトラッカーに取り付けられた農業発電システムが降雨と光の再分配にどのように影響するかを研究しています。

コロラド州立大学の科学者は、農業によって降雨と光がどのように再分配されるかを調査しています。単軸トラッカーに取り付けられたボルタシステムは、灌漑されていない草地の成長に影響を与える可能性があります。この研究は、米国農務省が資金を提供する、持続可能に共存する農業および太陽光発電システム (SCAPES) プロジェクトの一部です。

「私たちが発見したことは、モジュールのドリップ エッジでは、降雨時に東に傾いているか西に傾いているかに応じて、1 つの場所に投棄される降水量の 2 倍から 5 倍の量になる可能性があるということです。 」 博士課程の学生マシュー・スターキオは pv マガジンに語った. 「コロラド州でこれを数値化する場合、年間降水量を 350 mm から 1,200 mm に変更することになります。そうすることで、土壌水分を蒸発させるのではなく、シーズンを通して保持する土壌水分の量を本当に改善することができます。」

Sturchio と彼のチームは、コロラド州ボールダーにある 1.2 MW のコミュニティ ソーラー ガーデンである Jack's Solar Garden の調査を行っています。このプロジェクトは 2020 年に設置され、ベトナムを拠点とするソーラー メーカー Boviet Solar の 3,200 を超える 380 W 単結晶 PV モジュールを備えています。パネルは単軸トラッカーに取り付けられ、その 3 分の 1 は高さ 2.4 メートル、残りの 3 分の 2 は 1.8 メートルです。

コロラドは半乾燥気候で、午後は降水量が多く、気温は 35 度前後です。午前中の気温は約 22 ℃ です。トラッカーは、午前中は東に、午後は西に太陽に従って傾きます。雨が降ると、この動きはどちらかの端に大雨が降る状況をシミュレートし、午後の降雨量が多いため、西端に降る水が多くなります。

その結果、研究チームは当初、西側のドリップ エッジで草原の生産性が高まると予想していました。代わりに、土壌水分が低い東端では、草地の成長が高いことがわかりました。

彼らは土地に水分センサーを配置し、ドリップエッジから増加した土壌水分の恩恵を受ける幅40cmから60cmのストリップがあることを発見しました. 実験では、気温と乾燥度も、そのストリップ内外の草原の生産性に影響を与えることが示されました。

Sturchio 氏によると、Jack's Solar Garden で生育する草原に最適な温度は、午後に登録された 35 ℃ よりも 30 ℃ にはるかに近いとのことです。「30度を超えると、その植物で起こりうる光合成の量が減少します」と彼は言いました.

チームは、朝の気温の低下と空気の乾燥の減少が土壌水分の低下を補い、東端での生産性の向上につながることを発見しました。

ソーラー アレイによって提供される日陰も、生産性を向上させることが証明されました。

「通常、草地は 1 日を通して非常に高い光に対処するように適応していると想像するでしょう」と Sturchio 氏は言います。「しかし、ソーラー アレイを使用して 1 日の半分を日陰にすると、光合成効率が向上することがわかりました。日照時間が短いため、太陽が利用できるときは光合成率が高くなります」と彼は説明しました。

さらに、日長が短いと葉からの蒸発散量が少なくなり、水分の損失量が減少します。Sturchio 氏によると、これは干ばつの時期に草原の生産性を維持する上で非常に重要であることが証明される可能性があります。チームは、将来コロラド州で干ばつが発生した場合に仮説を検証したいと考えています。

Jack's Solar Garden での設置は、パネル列間のスペースをあまりとらずに、発電量を最大化するように設計されています。チームは、東端または西端ストリップの外側の土壌がパネル列間のスペースのように振る舞い、2 つのストリップ間の状態がソーラー アレイの直下の状態により似ていることを発見しました。

彼らはまた、太陽電池アレイの下にある植物の葉が 4 ℃ 低いことも観察しました。「コロラド州の真夏のこの低い気温の恩恵を受けることができる植物はたくさんあります」と Sturchio 氏は言います。

全体として、現在の設計では、主に太陽電池アレイの真下のスペースに起因する 9% 少ない草の生産につながります。Sturchio 氏によると、電力生産による経済的利益は、作物生産量のわずかな減少を大幅に補っています。

「しかし、ソーラー アレイの間隔を 15 メートル離すと、雨季の生産性が 6% 向上します」と彼は主張しました。

今後、SCAPES プロジェクトは、劣化した農業生態系におけるアグリボルタの開発を目指しています。

チームは、降雨量と光の再分配に対する単軸農業システムの影響と、その結果としての作物生産性への影響を理解することが、過放牧、農業慣行、水不足によって劣化した土地の回復に役立つと考えています。