Forscher der Purdue University schaffen Solarstrukturen, die den Durchgang landwirtschaftlicher Geräte ermöglichen

Nachrichten Nachrichten | 2. Juni 2023

WEST LAFAYETTE, Indiana – Forscher der Purdue University haben traditionelle Solarenergiestrukturen verbessert, die in der Agri-PV-Landwirtschaft verwendet werden, einem nachhaltigen System, das Strom aus der Sonne erzeugt, während auf demselben Land gleichzeitig Reihenkulturen wie Mais, Reis, Sojabohnen und Weizen wachsen.

Die zum Patent angemeldeten Strukturen und Software von Purdue optimieren die Lebensmittelproduktion für Landwirte und maximieren die Solarenergieproduktion. Forschungsergebnisse zu den verbesserten Agri-Photovoltaik-Modulen wurden in der Januarausgabe 2023 des von Experten begutachteten IEEE Journal of Photovoltaics veröffentlicht. Es wurde außerdem im Journal of Photovoltaic Technology and Nature Sustainability veröffentlicht und auf IEEE Photovoltaic Specialists-Konferenzen vorgestellt.

Rakesh Agrawal, Winthrop E. Stone Distinguished Professor für Chemieingenieurwesen an der Davidson School of Chemical Engineering in Purdue, sagte, Ackerland in den Vereinigten Staaten werde bereits zur Energieerzeugung aus Wind genutzt.

„Aber Windparks hängen von der Verfügbarkeit von Windenergie ab und sind auf bestimmte Regionen der Welt beschränkt“, sagte Agrawal, „während an den meisten Standorten, an denen Landwirtschaft betrieben wird, Sonnenlicht verfügbar ist und Photovoltaik oder PV in großem Umfang eingesetzt werden kann.“ Größerer Maßstab. Der Einsatz von PV-Modulen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen erfordert jedoch die Aufteilung der Sonnenphotonen zwischen Nahrungsmitteln und Energie, die sorgfältig optimiert werden muss.“

Herkömmliche Agri-PV-Anlagen werfen Schatten, was den Ernteertrag verringert. Mitch Tuinstra ist Professor für Pflanzenzüchtung und Genetik an der Purdue University, Inhaber des Wickersham Chair of Excellence in Agricultural Research und wissenschaftlicher Direktor des Institute for Plant Sciences am College of Agriculture. Er sagte, traditionelle Strukturen seien mit der großflächigen Landwirtschaft unvereinbar, weil sie hoch montiert seien, damit sich landwirtschaftliche Geräte frei um sie herum bewegen könnten.

„Die erhöhte Höhe erfordert ein tieferes Fundament für die Strukturen, was die Kosten der Solarparks dramatisch erhöht“, sagte Tuinstra. „Unsere Module sind viel niedriger montiert, vergleichbar mit herkömmlichen Solarparks, was unser System erschwinglicher macht und die Zeit verkürzt, die für eine Kapitalrendite benötigt wird.“

OPTIMALE BEDINGUNGEN SCHAFFEN

Die landwirtschaftlichen Solaranlagen von Purdue nutzen ein duales außeraxiales Rotationssystem und Sensoren, um die erzeugte Strommenge und die Lichtmenge, die die Pflanzen erhalten, zu optimieren.

„Die Grundidee besteht darin, dass sich die Module drehen, um eine nahezu vertikale Struktur zu bilden, wenn landwirtschaftliche Geräte passieren müssen“, sagte Tuinstra. „Zu anderen Zeiten werden die Module wie gewohnt der Sonne nachgeführt.“

Muhammad Ashraful Alam, Jai N. Gupta-Professor für Elektrotechnik und Informationstechnik an der Elmore Family School of Electrical and Computer Engineering, sagte, dass die landwirtschaftlichen Solaranlagen von Purdue für die groß angelegte Landwirtschaft eingesetzt werden können und aktuelle landwirtschaftliche Geräte nutzen könnten.

„Das System ist auf Reihenkulturen wie Mais, Sojabohnen, Weizen und Reis ausgelegt“, sagte Alam. „Die Abmessungen dieser Strukturen wurden so abgestimmt, dass Sonnenlicht, Regen und Schatten die Pflanzen je nach Bedarf erreichen können. Sie halten auch rauen Wetterbedingungen wie starkem Regen und starkem Wind stand.“

Agrawal, Alam und Tuinstra erstellten die Strukturen und die Software und gaben sie dem Office of Technology Commercialization der Purdue Research Foundation bekannt, das ein Patent auf das geistige Eigentum anmeldete. Industriepartner, die die Erfindungen weiterentwickeln möchten, sollten sich über 2020-AGRA-68784 und 2021-AGRA-69267 an Will Buchanan wenden, [email protected].

Zu den nächsten Schritten, um diese verbesserten Agri-PV-Strukturen auf den Markt zu bringen, gehört die Zusammenarbeit mit einem Solarenergieentwickler.

„Das ist translationale Forschung. Eine Industriepartnerschaft oder eine Partnerschaft mit Solarpark-Installationsunternehmen, vorzugsweise in Indiana, ist der nächste Schritt“, sagte Tuinstra.

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