Funkcinis žemės ūkio fotovoltinės energijos pagrindas: techninė ir principinė sistema, remianti žemės ūkio energijos sinergiją

Žemės ūkio fotovoltinės energijos gebėjimas pasiekti sinerginį „elektros generavimo ant plokščių, sodinimo po apačia“ veikimą kyla iš jos sisteminio funkcinio pagrindo, susijusio su erdviniu išdėstymu, energijos konversija ir ekologiniu reguliavimu. Šį pagrindą remia kelios disciplinos, apimančios pagrindinius mechanizmus, tokius kaip šviesos valdymas, energijos konversija, mikroklimato reguliavimas ir integruotas žemės naudojimas, užtikrinantis stabilias ir patikimas žemės ūkio energijos integravimo veiklos sąlygas.

Pagrindinis funkcinis pagrindas yra zoninis šviesos išteklių valdymas ir dinaminis suderinimas. Fotovoltiniai moduliai, naudodami konkrečius montavimo kampus, tarpus ir šviesos pralaidumo konstrukcijas, užtikrina kontroliuojamą tiesioginių saulės spindulių pasiskirstymą: dalį moduliai sugeria ir paverčia elektra, o kita dalis praeina arba atsispindi, kad pasiektų pasėlių vainiką, atitinkantį skirtingų augalų šviesos kokybės ir intensyvumo reikalavimus. Skaidrūs moduliai arba tarpai leidžia reguliuoti pralaidumą pagal poreikį, taip išlaikant pagrindines pasėlių fotosintezės sąlygas ir kartu užtikrinant energijos gamybos efektyvumą-, pagrindinę žemės ūkio-fotovoltinės sambūvio sąlygą.

Antra, yra energijos papildymo mechanizmas tarp fotoelektrinės konversijos ir žemės ūkio gamybos. Fotovoltiniai moduliai, pagrįsti puslaidininkinių medžiagų fotoelektriniu efektu, sugertą saulės spinduliuotę tiesiogiai paverčia nuolatinės srovės (DC) elektra, kuri vėliau perduodama kaip tinkama galia per keitiklį ir{1}}į tinklą sujungtą sistemą. Šis procesas nenaudoja vandens išteklių ir nesukelia teršalų, todėl žemės ūkio gamybai tiekiama švari energija, pvz., varomas drėkinimo siurblinės, šiltnamio aplinkos kontrolės įranga ir šaltosios grandinės logistikos įrenginiai, taip sumažinant tradicinės dyzelino ar anglies{3}} energijos naštą. Tuo pačiu metu augalija arba vandens telkiniai po plokštėmis gali sumažinti modulio užpakalinės dalies temperatūrą dėl transpiracijos ir garavimo, pagerindami fotoelektrinės konversijos efektyvumą ir sukurdami sinergetinį efektą gaminant energiją.

Be to, yra mikroklimato reguliavimo funkcija. Pastatytos tam tikrame aukštyje, fotovoltinės matricos gali sudaryti stabilų šešėlinį sluoksnį virš pasėlių stogų, sumažindamos stiprių saulės spindulių ir aukštų temperatūrų įtampą vasarą, sumažindamos dirvožemio drėgmės išgaravimą ir tam tikru mastu blokuodamas šaltus vėjus žiemą, pagerindamos lauko temperatūrą ir drėgmę. Šis šešėlio ir vėjo atsparumo efektas padeda pratęsti tinkamą auginimo sezoną tam tikriems pavėsį-toleruojantiems ar vėsiems-sezoniniams augalams, pagerindamas derlių ir kokybės stabilumą.

Galiausiai, yra fizinis ir ekologinis integruoto žemės naudojimo pagrindas. Didelis tarpatramis ir modulinė atramos sistemos konstrukcija leidžia žemės ūkio technikai prasilenkti ir normaliai veikti po platforma, užtikrinant žemės ūkio gamybos tęstinumą; pagrįstoje pamatų tvirtinimo ir drenažo konstrukcijoje atsižvelgiama į konstrukcijos stabilumą ir dirvožemio bei vandens apsaugą, sumažinant erozijos riziką. Pirmiau minėti funkciniai pamatai yra sujungti, kad sudarytų pagrindinę paramos sistemą, skirtą efektyviam, stabiliam ir tvariam žemės ūkio fotovoltinės energijos veikimui.