pv Magazine에 따르면 - 2023년 2월 20일 BEATRIZ SAN TOS

미국 연구자들은 단극 지상 장착 추적기 에 장착된 농업 시스템이 콜로라도 볼더의 초원에 설치된 1.2MW 설치에서 강우와 빛 재분배에 어떤 영향을 미치는지 연구하고 있습니다.

콜로라도 주립 대학의 과학자들은 농업 으로 인한 강우와 빛의 재분배가 어떻게 일어나는지 조사하고 있습니다.단일 축 추적기에 장착된 볼타 시스템은 관개되지 않은 초원의 성장에 영향을 미칠 수 있습니다. 이 연구는 미국 농무부가 자금을 지원하는 SCAPES(Sustainably Colocating Agricultural and Photovoltaic Electricity System) 프로젝트의 일부입니다.

“우리가 발견한 것은 강우량이 있을 때 모듈의 물방울 가장자리에서 동쪽으로 기울었는지 서쪽으로 기울었는지에 따라 한 지점에 쏟아지는 강수량의 2배에서 5배 사이에 도달할 수 있다는 것입니다. ” 박사 과정 학생인 Matthew Sturchio는 pv 매거진에 말했습니다. “콜로라도의 경우 이를 정량화하려면 연간 강수량을 350mm에서 1,200mm로 변경하는 것입니다. 그렇게 하면 토양 수분을 증발시키지 않고 계절 내내 유지하는 토양 수분의 양을 실제로 개선할 수 있습니다.”

Sturchio와 그의 팀은 콜로라도주 볼더에 있는 1.2MW 커뮤니티 태양광 정원인 Jack's Solar Garden에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이 프로젝트는 2020년에 설치되었으며 베트남에 기반을 둔 태양광 제조업체 Boviet Solar의 3,200개 이상의 380W 단결정 PV 모듈을 특징으로 합니다. 패널은 단일 축 추적기에 장착되며, 그 중 1/3은 2.4m 높이에, 나머지 2/3는 1.8m 높이에 장착됩니다.

콜로라도는 오후에 약 35C의 강우량과 기온을 보이는 반건조 기후입니다. 아침 기온은 약 22C입니다. 추적기는 아침에는 동쪽으로, 오후에는 태양을 따라 서쪽으로 기울어집니다. 비가 올 때 이 움직임은 오후에 더 많은 강우량으로 인해 서쪽 가장자리에 더 많은 물이 떨어지는 양쪽 가장자리에 큰 강우 조건을 시뮬레이션합니다.

결과적으로 연구팀은 원래 서쪽 물방울 가장자리가 초원 생산성 증가를 보일 것으로 예상했습니다. 대신 그들은 토양 수분이 낮은 동쪽 가장자리에서 초원 성장이 더 높다는 것을 발견했습니다.

그들은 땅에 수분 센서를 설치했고 물방울 가장자리에서 증가된 토양 수분으로부터 이익을 얻는 40cm에서 60cm 너비의 스트립이 있음을 발견했습니다. 실험 결과 대기 온도와 건조도 해당 스트립 안팎의 초원 생산성에 영향을 미치는 것으로 나타났습니다.

Sturchio에 따르면 Jack's Solar Garden에서 자라는 초원의 최적 온도는 오후에 기록된 35C보다 30C에 훨씬 더 가깝습니다. "30도를 초과하면 해당 식물에서 발생할 수 있는 광합성의 양이 감소합니다."라고 그는 말했습니다.

팀은 아침에 기온이 낮아지고 공기 건조가 줄어들면 토양 수분이 낮아져 동쪽 가장자리의 생산성이 향상된다는 사실을 발견했습니다.

태양 전지판이 제공하는 음영도 생산성을 높이는 것으로 입증되었습니다.

"일반적으로 초원은 하루 종일 매우 높은 빛을 처리하도록 적응되어 있다고 상상할 수 있습니다."라고 Sturchio는 말했습니다. “하지만 우리는 태양 전지판으로 하루의 절반 동안 그늘을 드리우면 광합성 효율이 향상된다는 것을 발견했습니다. 광주기가 짧기 때문에 태양을 이용할 수 있을 때 광합성 비율이 더 높습니다.”라고 그는 설명했습니다.

또한 일광주기가 짧아지면 잎에서 증발산이 적어 수분 손실량이 줄어듭니다. Sturchio에 따르면 이것은 가뭄 기간 동안 초원 생산성을 유지하는 데 결정적인 역할을 할 수 있습니다. 팀은 콜로라도가 미래에 가뭄 기간을 겪을 경우 가설을 테스트하기를 희망합니다.

Jack's Solar Garden의 설치는 패널 행 사이에 많은 공간을 두지 않고 전기 생산을 최대화하도록 설계되었습니다. 팀은 동쪽 또는 서쪽 가장자리 스트립 외부의 토양이 패널 행 사이의 공간과 더 유사하게 거동하고 두 스트립 사이의 조건이 태양 전지판 바로 아래의 조건과 더 유사하다는 것을 발견했습니다.

그들은 또한 태양 전지판 아래에 있는 식물의 잎이 4C 더 차갑다는 것을 관찰했습니다. Sturchio는 “콜로라도에는 여름 한여름에 이렇게 낮은 온도에서 혜택을 볼 수 있는 식물이 많이 있습니다.”라고 말했습니다.

전반적으로 현재의 설계는 잔디 생산을 9% 줄였으며, 이는 주로 태양 전지판 바로 아래 공간 때문입니다. Sturchio에 따르면 전기 생산으로 인한 경제적 이익은 약간 낮은 농작물 생산을 크게 보상합니다.

"하지만 태양 전지판을 15미터 간격으로 배치하면 비가 오는 해에 생산성이 6% 증가합니다."라고 그는 주장했습니다.

앞으로 SCAPES 프로젝트는 황폐화된 농업 생태계에서 농업 발전을 개발하는 것을 목표로 합니다.

팀은 단일 축 농업 시스템이 강수량과 빛의 재분배에 미치는 영향과 그에 따른 작물 생산성에 미치는 영향에 대한 이해가 과잉 방목, 농업 관행 및 물 부족으로 인해 훼손된 토지를 복원하는 데 도움이 될 수 있다고 믿습니다.