「半透明太陽光発電（STPV）モジュール技術は、作物栽培システムにおける濃い日陰の悪影響を軽減しつつ、高いモジュール密度を維持するための有望な解決策として注目されています」と研究者らは述べています。「私たちの知る限り、これは灌漑された野菜畑でモジュールの透明度タイプを評価する、初の再現性のある研究実験です。」

この実験は2020年と2021年の2つの栽培シーズンにわたって実施されました。調査地はアメリカ合衆国コロラド州フォートコリンズにある、研究用に指定された畑でした。全体として、ハラペーニョ、ピーマン、レタス、ズッキーニ、タスマニアチョコレートトマト、レッドレーサートマトの6種類の野菜の生育がテストされました。

「敷地全体に北、中央、南の3列の植え付け列がありました」とグループは説明した。「北列と南列では、レタス、ピーマン、トマトを、黒いプラスチックマルチで覆われた0.9m幅の畝に、ずらして2列ずつ植えました。中央列には、両年ともカボチャのみを植え、株間は1.2mでした。」

太陽電池モジュールについては、科学者たちは各タイプ3個ずつ使用した。モジュールは南向き35度の角度で設置され、下端は地上1,220mm、背面は地上2,360mmの高さにあった。ST-CdTeモジュールの定格出力は57W、BF-Siモジュールは360W、O-Siモジュールは325Wであった。

「太陽光発電パネル設置区画と対照区画を含む12の作物区画はそれぞれ幅4.3mで、隣接する区画間の間隔も4.3mでした」と研究者らは述べています。「単柱設置方式のため、モジュールからできる影は一日を通して移動しました。そのため、作物は一日の早い時間帯と遅い時間帯には直射日光を受け、日中の最も日当たりの良い時間帯やモジュール直下では最大の日陰となりました。」

結果によると、モジュールの透明度に関わらず、3種類のモジュールすべてにおいて、夏カボチャの収量は対照区よりも著しく低かった。対照区では、直射日光下でカボチャ1株あたり5.1kgの収量が得られたのに対し、BF-Siでは3.2kg、O-Siでは3.2kg、ST-CdTeでは4.1kgにとどまった。

他の野菜は、40%透明ST-CdTe処理下で対照区と同等かそれ以上の平均収量を示したが、統計的に有意な差はなかった。ハラペーニョは、直射日光下で1株あたり155g、BF-Siで161g、O-Siで155g、ST-CdTeで162gの収量を示した。一方、ピーマンは、直射日光下で1株あたり295g、BF-Siで294g、O-Siで278g、ST-CdTeで346gの収量を示した。

「半透明の太陽光発電モジュールを用いた農業用太陽光発電アレイの最適化は、従来の農業用太陽光発電システムにおける通電されたキャノピーによる保護効果を維持しながら、農業生産量を増加させる可能性がある」と研究者らは結論付けた。「モジュールの両面受光によるエネルギー収量の増加も考慮に入れつつ、野菜作物の生産量と比較したモジュールの透明度向上による経済的なトレードオフをより深く理解するためには、さらなる研究が必要である。」

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