農業用V字型PVシステム
科学者グループに支援されているイタリアのスタートアップは、両面モジュールと単軸トラッキングで最適な用途を見つけられるとされるV字型のアグリボルタイックシステムを開発しています。提案されたシステム構成は、従来のセットアップと比較して土地利用を24％削減すると主張されています。
2025年4月2日 エミリアーノ・ベリーニ
イタリアのスタートアップHorizonfirm srlとパレルモ大学の科学者グループは、アグリボルタイックプロジェクトへの応用を目的としたV字型のPVアレイを開発しています。
このシステムは、単軸トラッキングを備えたV字型に配置された2つの両面モジュールを備えており、傾斜角度を動的に調整して太陽光の捕捉を最適化しながら、ブドウ園などの作物への日陰を最小限に抑えます。
「従来の単面パネルでも技術的には実現可能ですが、V字型のシステムは、両面性の高いPVモジュールのパフォーマンスを最大限に引き出すように特別に設計されました」と、研究の責任著者であるヴァレリオ・ロ・ブラーノ氏はpv magazineに語りました。 「このシステムのユニークな形状は、パネルの両側で直接放射と反射放射の両方を捉えるように最適化されていますが、これは単面技術では不可能です。」
「単面パネルを使用すると、V 構成の価値提案の根幹であるシステム収率が大幅に低下します」と彼は説明しました。「100% 両面モジュールが市販されれば、反射光を捉えるシステムの能力が最大限に活用されるため、この設計は最大のパフォーマンスを発揮します。このシステムは、少なくとも 80% の両面係数で現在市場で最も一般的なパネル サイズに合わせて寸法が決められており、大手メーカーの標準両面モジュールとの互換性が確保されています。」
Applied Energy に掲載された論文「農業用 V 字型両面 PV システムのモデリングと分析: エネルギー最適化のための Python ベースのアプローチ」で、研究者らは、彼らの研究の主な貢献の 1 つは、提案された V 字型構成に特に適合したカスタム Python ベースのアルゴリズムを PVlib ソフトウェアで作成したことだと述べています。このツールは、相互遮蔽、多重反射、地面のアルベドを考慮したシステムのエネルギー性能をモデル化できます。
「これは、この種のものとしては初めての Python アルゴリズムです」と Lo Brano 氏は強調しました。「また、多重反射と動的な傾斜調整をシミュレートします。この 2 つの機能は、市販のツールには存在しません。」
提案されたシステム構成では、PV パネルの傾斜は 50° と 90° の傾斜角を持つことができ、V 字型コーンの頂点線は地面から 3 m の高さに配置されます。モジュールの方位角は、プロジェクト開発者が適切に決定する必要があります。このシステムは方位トラッカーと一緒に使用できないためです。
イタリアのパレルモでのシミュレーションでは、このシステムはパネル ペアあたり年間 2089.3 kWh を発電することが示されました。これは従来の設定よりも 5.2% 少ないですが、土地は 24% 節約できます。科学者たちは、このシステムにより土地占有率が 24% 大幅に削減されることも発見しました。
「1ヘクタールのブドウ園にスケールアップすると、システムは年間551.6MWhのエネルギー生産を達成しました。これは、固定傾斜の列間構成で生成される286.5MWhのほぼ2倍です」と彼らは付け加え、このシステムはさまざまな農業シナリオや、半日陰で育つブドウ、オリーブ、葉物野菜などの作物に適応可能であり、システムの調整可能な傾斜により、重要な成長期に日陰を最小限に抑えることができると指摘しました。
パレルモ大学とホライゾンファームは現在、提案されたシステム構成を使用して949kWのパイロットプロジェクトを実施しています。
「このプロジェクトは年末までにグリッド接続される予定で、モジュール供給についてはトリナソーラー、スマートインバーターについてはファーウェイテクノロジーズと提携して開発されています」とホライゾンファームのパートナー兼ディレクターであるクリスチャン・キアルッツィ氏はpvマガジンに語りました。「ファーウェイのシステムは、独立したPLCコントローラーを通じて追跡アルゴリズムを管理します。さらに、現在、固定された亜垂直傾斜構造を利用する3つのプロジェクトが進行中です。」 Horizonfirm は最近、PV システム設計の特許を取得しました。「特許のアイデアは、両面太陽光発電モジュールの採用が増えていることから生まれました」と Chiaruzzi 氏は述べています。「両面モジュールは、現時点では単面モジュールに比べて kW あたりのコストが高くないことに注意してください。したがって、初期投資の増加は、追跡メカニズムを含む V システムの構造コンポーネントにのみ関係します。」