مقالات
تأثیر ارتفاع پنل خورشیدی بر عملکرد محصولات کشاورزی و تولید انرژی
نتایج یک پژوهش میدانی در فرانسه نشان میدهد که جابجایی ارتفاع پنلهای خورشیدی میتواند به افزایش تولید انرژی منجر شود. بر اساس دادههای جمعآوریشده از نیروگاههای اگریولتائیک، پنلهایی که در ارتفاع بالای ۳ متر نصب میشوند، به واسطه جریان هوای بهتر و کاهش دمای ۳ تا ۵ درجهای، قادرند ۱ تا ۲ درصد بیشتر از نمونههای زمینی برق تولید کنند.
پایگاه خبری داوان نیوز: تحقیقات جدید در فرانسه نشان میدهد که ارتفاع نصب پنلهای فتوولتائیک در مزارع کشاورزی (سیستمهای اگریولتائیک) نه تنها بر میزان تولید انرژی، بلکه به طور مستقیم بر جریان هوا، تبخیر و تعرق و در نهایت سلامت محصولات تأثیر میگذارد. این یافتهها میتواند معمای طراحی بهینه نیروگاههای خورشیدی دو منظوره را حل کند.
به گزارش داوان نیوز، گروه تحقیقاتی Cerea، آزمایشگاه مشترک غول انرژی فرانسه EDF و دانشکده پل و راه پاریس (ENPC)، با انتشار مطالعهای در مجله Energy Nexus اعلام کردند که ارتفاع محور ردیابهای خورشیدی یک عامل کلیدی در تعامل بین پنلها و محیط کشاورزی است.
آستانه ۳ متر؛ مرز تأثیرگذاری بر محصولات
بر اساس این پژوهش، زمانی که ارتفاع محور ردیابی پنلها از ۳ متر کمتر باشد، تغییرات محسوسی در الگوی جریان هوا رخ میدهد که مستقیماً بر محصولات زیرین اثر میگذارد. در حالی که پنلهای بلندتر (بالای ۳ متر) عمدتاً از طریق سایهاندازی بر مزرعه تأثیر میگذارند، پنلهای کوتاهتر با تغییر آیرودینامیک منطقه، فرآی تبخیر و تعرق را دستخوش تغییر میکنند.
جوزف ورنیه، نویسنده مسئول این مطالعه، در گفتگو با مجله تخصصی pv magazine تأکید کرد: همه پنلها جریان هوا را تغییر میدهند، اما تنها پنلهای پایینتر از ۳ متر هستند که از این طریق بر محصول تأثیر میگذارند. این تغییر جریان هوا میتواند به اندازه کاهش تابش خورشیدی اهمیت داشته باشد و بر تبادل انرژی، آب و گازهای مؤثر در فتوسنتز اثر بگذارد.
وی هشدار داد که استفاده از فرمولهای استاندارد که برای مزارع باز طراحی شدهاند، بدون در نظر گرفتن موقعیت محلی حسگرها و هندسه نیروگاه، میتواند به نتایج کاملاً نادرستی منجر شود.
حسگرهای نصب شده در نیروگاه کشاورزی آزمایشی
مزایای غیرمنتظره برای تولید انرژی
جالبتوجه اینکه، پنلهای مرتفعتر نه تنها برای کشاورزی بیخطرتر هستند، بلکه میتوانند راندمان انرژی را نیز افزایش دهند. تحقیقات نشان داد در سیستمهایی با ارتفاع بالا و فاصله ۱۰ متری بین ردیفها، جریان همرفتی بهتری در اطراف پنلها شکل میگیرد که منجر به خنکشدگی بیشتر میشود.
ورنیه در این باره توضیح داد: پنلهای بلند میتوانند دما را ۳ تا ۵ درجه سانتیگراد نسبت به نیروگاههای سنتی کاهش دهند. این کاهش دما بهتنهایی میتواند تولید انرژی را ۱ تا ۲ درصد افزایش دهد.
یافتههای میدانی و شبیهسازی
این تیم تحقیقاتی دادههای خود را از یک نیروگاه آزمایشی ۴۵۰ متر مربعی جمعآوری کردند که مجهز به پنلهای دوطرفه TOPCon 560 شرکت JinkoSolar بود. در این سایت، ردیابها با محور چرخش در ارتفاع ۲.۵ متری و فاصله ۵.۵ متری از یکدیگر نصب شده بودند.
اندازهگیریها که بین نوامبر ۲۰۲۴ و مارس ۲۰۲۵ انجام شد، نشان داد که:
– رطوبت خاک در زیر پنلها و بین ردیفها به طور قابل توجهی متفاوت بود. در منطقه کنترل (بدون پنل)، رطوبت سریعتر کاهش یافت و منجر به تنش آبی گیاهان شد، در حالی که در منطقه مجهز به پنل، رطوبت بین ردیفها بیشتر حفظ شد.
– پنلهای خورشیدی به طور کلی باعث کاهش سرعت باد، سرعت اصطکاک و تلاطم شدند. این اثرات وابسته به جهت باد و زاویه شیب پنلها متغیر بود و ناهمگونی مکانی شدیدی را در سطح مزرعه ایجاد کرد.
– سرعت باد درست در بالای پنلها به اوج خود میرسید و در پاییندست (دنباله آشفته) به شدت افت میکرد. سرعت جریان هوا در بین ردیفها تا دو برابر مقادیر ثبتشده در زیر پنلها بود.
هشداری برای تخمین تبخیر و تعرق
محققان با شبیهسازیهای دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) دریافتند که تبخیر و تعرق (فرآیندی حیاتی برای سلامت گیاه) تحت تأثیر توأم کاهش تابش و تغییرات جریان هوا قرار دارد و این تغییرات میتواند تا ۳۰ درصد نوسان داشته باشد.
نتیجهگیری نهایی این تیم تحقیقاتی بر لزوم توسعه فرمول اختصاصی برای سیستمهای اگریولتائیک تأکید دارد. فرمولی که بتواند همزمان هندسه پنل، الگوهای جریان هوا، میزان تابش و ارتفاع گیاه را در نظر بگیرد. محققان خاطرنشان میکنند که اتکای صرف به روشهای استاندارد تخمین برای ارزیابی عملکرد این نیروگاهها نادرست است و استفاده از اندازهگیریهای مستقیم در کنار شبیهسازیهای CFD ضروری میباشد.