Επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Swansea ανέπτυξαν ένα νέο εργαλείο προσομοίωσης για να βοηθήσουν στον εντοπισμό των βέλτιστων φωτοβολταϊκών υλικών (ΦΒ) που μπορούν να μεγιστοποιήσουν τόσο την παραγωγή ενέργειας όσο και την ανάπτυξη των καλλιεργειών.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύθηκε στο Solar RRL, ερευνητές από το Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου διερεύνησαν την επίδραση των ημιδιαφανών ΦΒ υλικών όταν τοποθετούνται πάνω από καλλιέργειες – μια καινοτόμος εφαρμογή των αγροβολταϊκών συστημάτων.
Ως μέρος αυτής της έρευνας, η ομάδα δημιούργησε ένα δωρεάν λογισμικό που προβλέπει τη μετάδοση, την απορρόφηση του φωτός και την παραγωγή ενέργειας από διάφορα ΦΒ υλικά σε παγκόσμιο επίπεδο, λαμβάνοντας υπόψη γεωγραφικά, φυσικά και ηλεκτρικά δεδομένα.
Ο Austin Kay, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης και υποψήφιος διδάκτορας στο Πανεπιστήμιο του Swansea, δήλωσε: «Αυτό το εργαλείο μας επιτρέπει να συγκρίνουμε μια ευρεία γκάμα ΦΒ υλικών και να εντοπίσουμε τις βέλτιστες λύσεις για την ισορροπία μεταξύ παραγωγής τροφίμων και παραγωγής ανανεώσιμης ενέργειας».
Ένας κρίσιμος παράγοντας για τη βελτιστοποίηση των αγροβολταϊκών συστημάτων είναι η επιλογή του κατάλληλου ΦΒ υλικού. Αυτό απαιτεί κατανόηση του τρόπου με τον οποίο το υλικό απορροφά διαφορετικά μήκη κύματος φωτός, καθώς και του διακένου ζώνης του. Το διάκενο ζώνης καθορίζει τα μήκη κύματος του φωτός που μπορεί να απορροφήσει ένα υλικό.
Με την προσεκτική επιλογή ΦΒ υλικών με συγκεκριμένα χαρακτηριστικά, οι ερευνητές μπορούν να ελέγξουν το φάσμα του φωτός που φτάνει στις καλλιέργειες. Τα φυτά απορροφούν κυρίως το κόκκινο και το μπλε φως για τη φωτοσύνθεση, ενώ αντανακλούν το πράσινο.
Ο επικεφαλής του ερευνητικού έργου, ο αναπληρωτής καθηγητής Ardalan Armin, δήλωσε: «Με τη βελτιστοποίηση του συνδυασμού ηλιακών συλλεκτών και γεωργίας, τα αγροβολταϊκά συστήματα μπορούν να συμβάλουν σημαντικά στην μείωση των εκπομπών άνθρακα στον αγροτικό τομέα. Αυτή η προσέγγιση όχι μόνο παράγει καθαρή ενέργεια αλλά ενισχύει και την επισιτιστική ασφάλεια».
Τα φωτοβολταϊκά μπορούν να ενσωματωθούν στις γεωργικές εκμεταλλεύσεις με διάφορους τρόπους, όπως σε στέγες θερμοκηπίων ή ως καταφύγια για τα ζώα. Τα ζώα μπορούν να βοηθήσουν στη συντήρηση των εγκαταστάσεων τρώγοντας τη βλάστηση γύρω από τα πάνελ. Ωστόσο, είναι σημαντικό να επιλέγονται κατάλληλα είδη ζώων, καθώς ορισμένα, όπως οι κατσίκες, μπορεί να προκαλέσουν ζημιές στα φωτοβολταϊκά.
Τα οφέλη της συνύπαρξης της ηλιακής ενέργειας και της γεωργίας
Μια άλλη σημαντική πτυχή της συνύπαρξης ηλιακής ενέργειας και γεωργίας είναι η δυνατότητα εφαρμογής αυτών των τεχνολογιών σε περιοχές με περιορισμένους πόρους. Σε πολλές χώρες, οι αγρότες αντιμετωπίζουν προκλήσεις όπως η έλλειψη νερού και η υποβάθμιση του εδάφους. Η ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών συστημάτων μπορεί να προσφέρει μια βιώσιμη λύση, καθώς η ηλιακή ενέργεια μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την άρδευση των καλλιεργειών και τη λειτουργία αντλιών νερού, μειώνοντας την εξάρτηση από παραδοσιακές πηγές ενέργειας.
Επιπλέον, η ανάπτυξη αγροβολταϊκών συστημάτων μπορεί να ενισχύσει την τοπική οικονομία. Η παραγωγή ηλιακής ενέργειας σε γεωργικές εκτάσεις μπορεί να δημιουργήσει νέες θέσεις εργασίας και να προωθήσει την καινοτομία στον τομέα της γεωργίας. Οι αγρότες μπορούν να επωφεληθούν από την πώληση της παραγόμενης ενέργειας στο δίκτυο, προσφέροντας έτσι μια επιπλέον πηγή εισοδήματος, ενώ ταυτόχρονα συμβάλλουν στη βιωσιμότητα του περιβάλλοντος.
Η συνύπαρξη ηλιακής ενέργειας και γεωργίας δεν περιορίζεται μόνο στην παραγωγή ενέργειας και τροφίμων, αλλά μπορεί επίσης να συμβάλει στην προστασία της βιοποικιλότητας. Η εγκατάσταση φωτοβολταϊκών συστημάτων σε γεωργικές εκτάσεις μπορεί να δημιουργήσει νέους βιότοπους για διάφορα είδη φυτών και ζώων. Οι ηλιακοί συλλέκτες μπορούν να προσφέρουν σκιά και καταφύγιο, ενθαρρύνοντας την ανάπτυξη φυτών που δεν θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε πλήρη ηλιοφάνεια. Αυτή η προσέγγιση μπορεί να ενισχύσει τη φυσική ισορροπία και να προάγει τη διατήρηση των οικοσυστημάτων, προσφέροντας ταυτόχρονα και οικονομικά οφέλη στους αγρότες.
