Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Κόρδοβα στην Ισπανία έχουν αναπτύξει ένα μοντέλο για την προσομοίωση της ηλιακής ακτινοβολίας σε αγροβολταϊκά συστήματα που εφαρμόζονται σε ελαιώνες με φράκτες.
Σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς ελαιώνες, οι ελαιώνες με φράκτες επιτρέπουν μεγαλύτερο βαθμό μηχανοποίησης και μείωση του κόστους. Αυτοί οι ελαιώνες είναι συνηθισμένοι στην Ισπανία και την Πορτογαλία, όπου καταλαμβάνουν 100.000 εκτάρια και 120.000 εκτάρια αντίστοιχα, γίνονται η πιο κοινή μορφή σχεδιασμού ελαιώνα σε νέες καλλιέργειες, ιδίως σε περιοχές παραγωγής μακριά από τη Μεσόγειο. Αυτοί οι ελαιώνες προσφέρουν επίσης πλεονεκτήματα όπως υψηλή πυκνότητα φύτευσης, ευκολότερη διαχείριση ασθενειών και παρασίτων, και ευκολότερη άρδευση και λίπανση. «Το εργαλείο μας ενσωματώνει μοντέλα για την προσομοίωση της ακτινοβολίας σε όλη τη διαδρομή από τον ήλιο μέχρι την καλλιέργεια, ακόμα και την απορρόφηση της ακτινοβολίας μέσω της κόμης της καλλιέργειας», ανέφερε η επικεφαλής της έρευνας, Marta Varo Martínez, στο pv magazine. «Το μοντέλο επιτρέπει την αξιολόγηση όχι μόνο της παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας αλλά και της παραγωγής ελαιολάδου».
Το προτεινόμενο μοντέλο λαμβάνει υπόψη την αλληλεπίδραση μεταξύ της ηλιακής ακτινοβολίας, των ηλιακών μονάδων και της καλλιέργειας σε μια αγροβολταϊκή εγκατάσταση προσανατολισμένη προς τον νότο, χρησιμοποιώντας οριζόντια trackers. Στη διαμόρφωση του συστήματος, η παραγωγή ελαιολάδου και ενέργειας εναλλάσσονται, με έναν φραγμό ελιάς σε κάθε λωρίδα μεταξύ των ηλιακών πάνελ.
Το μοντέλο λαμβάνει υπόψη την παγκόσμια ηλιακή ακτινοβολία και τη φωτοσυνθετικά ενεργή ακτινοβολία (PAR), καθώς και τα άμεσα και διάχυτα συστατικά τους. «Μόλις γνωρίζουμε την προσπίπτουσα ακτινοβολία στην καλλιέργεια, είναι απαραίτητο να εκτιμηθεί η ακτινοβολιακή μετάδοση μέσα στην κόμη της ελιάς», ανέφερε η ερευνητική ομάδα. «Για να προσδιοριστεί η χωρική κατανομή της απορροφούμενης ακτινοβολίας μέσα στην κόμη, θεωρείται ότι ο φραγμός καλλιέργειας χωρίζεται σε παρακείμενα παραλληλεπίπεδα».
Το εργαλείο εφαρμόστηκε σε έναν ελαιώνα προσανατολισμένο προς τον νότο, που βρίσκεται στην Κόρδοβα, στη νότια Ισπανία, με διαφορετικές αποστάσεις μεταξύ των σειρών. Υποτέθηκε ότι το φωτοβολταϊκό σύστημα βασίζεται σε trackers με αστρονομική παρακολούθηση και χωρίς backtracking. «Το ύψος του άξονα περιστροφής κυμαινόταν από 2,5 μ έως 3,5 μ με βήματα 0,5 μ, και το πλάτος των μονάδων από 2 μ έως 4 μ με βήματα 1 μ», εξήγησαν οι ακαδημαϊκοί, σημειώνοντας ότι η μοντελοποίηση δημιούργησε 81 διαφορετικούς γεωμετρικούς συνδυασμούς.
Η προσομοίωση επέτρεψε την απόκτηση της κατανομής της απορροφούμενης PAR μέσα σε κάθε ένα από τα στοιχειώδη παραλληλεπίπεδα του φραγμού και αποκάλυψε ότι η μεγαλύτερη ποσότητα παραγωγής λαδιού ανά μονάδα μήκους φραγμού μπορεί να επιτευχθεί με τη μεγαλύτερη απόσταση μεταξύ των σειρών δέντρων, η οποία επιτρέπει με τη σειρά της μεγαλύτερη απορρόφηση της ηλιακής ακτινοβολίας. Ωστόσο, η χρήση μεγάλων αποστάσεων μειώνει τον αριθμό των φραγμών ανά εκτάριο, γεγονός που οδηγεί σε μείωση της παραγωγής λαδιού ανά μονάδα έκτασης», τόνισε η ομάδα.
Η προσέγγιση αυτή επιτρέπει ακριβή εκτίμηση της επίδρασης της σκίασης που προκαλείται από τα ηλιακά πάνελ, καθώς και της ετήσιας παραγωγής λαδιού και ηλεκτρικής ενέργειας. Παρέχει επίσης τη δυνατότητα δημιουργίας μαθηματικών εξισώσεων που εκτιμούν την επίδραση των μεταβλητών σχεδιασμού του συστήματος. «Αυτές οι εξισώσεις δείχνουν επίσης την τάση των δεδομένων για τον εντοπισμό των βέλτιστων χρήσεων με τις μικρότερες αποστάσεις που δοκιμάστηκαν», ανέφερε η Varo Martínez.
