La radiación limita el potencial de rendimiento de los cultivos principales bajo diseños agrivoltaicos seleccionados: un estudio de caso de un nuevo método de simulación de sombreado
Autores: Thaler, Sabina; Berger, Karl; Eitzinger, Josef; Mahnaz, Abdollahi; Shala-Mayrhofer, Vitore; Zamini, Shokufeh; Weihs, Philipp
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
La radiación limita el potencial de rendimiento de los cultivos principales bajo diseños agrivoltaicos seleccionados: un estudio de caso de un nuevo método de simulación de sombreado
Categoría
Ciencias Agrícolas y Biológicas
Subcategoría
Agronomía y Ciencia de los Cultivos
Palabras clave
Agrivoltaica
Efectos de sombreado
Distribución de radiación
Crecimiento de cultivos
Geometría fotovoltaica
Cultivos arables
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
Agrivoltaics (APVs) representan una tecnología en crecimiento en Europa que permite la colocación conjunta de la producción de energía y alimentos en el mismo campo. La fotosíntesis requiere radiación fotosintéticamente activa, la cual se ve reducida por las sombras proyectadas sobre los cultivos por los paneles APV. El diseño de las filas de módulos, el material y la orientación del campo influyen significativamente en la distribución de la radiación en el suelo. En este contexto, presentamos un enfoque innovador para la simulación efectiva de los efectos de sombreado de varios diseños de APV. Realizamos un extenso análisis de sensibilidad de la influencia de la geometría fotovoltaica (PV) en la radiación incidente en el suelo y el crecimiento de cultivos seleccionados. Las simulaciones (2013-2021) para tres cultivos arables representativos en el este de Austria (trigo de invierno, cebada de primavera y maíz) y siete diseños de APV diferentes que se limitaron solo al efecto de sombreado mostraron que el maíz y la cebada de primavera experimentaron la mayor reducción anual de biomasa aérea y rendimiento de grano (hasta un 25%), con diferencias significativas entre el diseño de APV y las condiciones climáticas. Mientras que la cebada de primavera tuvo disminuciones similares a lo largo de los años, el maíz se caracterizó por una alta variabilidad. El trigo de invierno tuvo solo una reducción de hasta un 10% debido al sombreado y un rendimiento fotosintético reducido. El clima frío/húmedo/nublado durante la temporada de crecimiento tuvo efectos negativos en el rendimiento bajo APVs en comparación con períodos secos/cálidos, especialmente para cultivos de verano como el maíz. La menor disminución del rendimiento de grano se logró para los tres cultivos en el diseño de APV en el que los módulos estaban orientados hacia el este a una altura de 5 m y montados en seguidores con una inclinación de +/-50 grados. Este escenario también resultó en las ratios equivalentes de tierra más altas (s), con valores por encima de 1.06. El uso correcto de un seguidor en campos de APV es crucial para optimizar los rendimientos agrícolas y la producción de electricidad.
Descripción
Agrivoltaics (APVs) representan una tecnología en crecimiento en Europa que permite la colocación conjunta de la producción de energía y alimentos en el mismo campo. La fotosíntesis requiere radiación fotosintéticamente activa, la cual se ve reducida por las sombras proyectadas sobre los cultivos por los paneles APV. El diseño de las filas de módulos, el material y la orientación del campo influyen significativamente en la distribución de la radiación en el suelo. En este contexto, presentamos un enfoque innovador para la simulación efectiva de los efectos de sombreado de varios diseños de APV. Realizamos un extenso análisis de sensibilidad de la influencia de la geometría fotovoltaica (PV) en la radiación incidente en el suelo y el crecimiento de cultivos seleccionados. Las simulaciones (2013-2021) para tres cultivos arables representativos en el este de Austria (trigo de invierno, cebada de primavera y maíz) y siete diseños de APV diferentes que se limitaron solo al efecto de sombreado mostraron que el maíz y la cebada de primavera experimentaron la mayor reducción anual de biomasa aérea y rendimiento de grano (hasta un 25%), con diferencias significativas entre el diseño de APV y las condiciones climáticas. Mientras que la cebada de primavera tuvo disminuciones similares a lo largo de los años, el maíz se caracterizó por una alta variabilidad. El trigo de invierno tuvo solo una reducción de hasta un 10% debido al sombreado y un rendimiento fotosintético reducido. El clima frío/húmedo/nublado durante la temporada de crecimiento tuvo efectos negativos en el rendimiento bajo APVs en comparación con períodos secos/cálidos, especialmente para cultivos de verano como el maíz. La menor disminución del rendimiento de grano se logró para los tres cultivos en el diseño de APV en el que los módulos estaban orientados hacia el este a una altura de 5 m y montados en seguidores con una inclinación de +/-50 grados. Este escenario también resultó en las ratios equivalentes de tierra más altas (s), con valores por encima de 1.06. El uso correcto de un seguidor en campos de APV es crucial para optimizar los rendimientos agrícolas y la producción de electricidad.