AgriPeakPV
Publieke samenvatting / Public summary
Aanleiding
In Nederland worden zonneparken op landbouwgrond alleen toegestaan als PV-systemen gecombineerd worden met een significante agrarische productie op hetzelfde areaal. Deze Agri-PV systemen kunnen de efficiëntie van landgebruik substantieel verhogen als de som van de PV- en Agri-delen groter is dan de delen apart. Voor gewassen in het open veld is dit fundamenteel mogelijk omdat de fotosynthetische omzetting van licht in biomassa bij hogere licht intensiteiten afvlakt. Er ontstaat synergie door een deel van het licht te benutten met zonnepanelen en het overige licht te herverdelen over de schaduwrijke grond onder de panelen. In andere woorden: het is mogelijk om bij dezelfde stroomopbrengst op een perceel meer biomassa te produceren als het licht optimaal wordt herverdeeld. Eerste ervaringen zijn opgedaan in het project Lazarus waarin optische elementen zijn ingezet om het zonlicht te herverdelen in oost-west opstellingen om de vegetatie onder de panelen te verbeteren t.b.v. bodemkwaliteit. De eerste uitvoeringvormen zijn ontworpen en geïnstalleerd in een bestaand zonnepark en de ontwerp-methodologie van TNO zal dit jaar geijkt worden met deze veldproef.
Doelstelling
Het doel is om een proof-of-concept te ontwikkelen van een configuratie met optische elementen die het licht onder en tussen de zonnepanelen van zonvolgsystemen herverdeelt. Hiermee wordt de fotosynthetische opbrengst verhoogd van een perceel bij een constante stroomopbrengst. Het algoritme dat de oriëntatie van de panelen door de tijd regelt wordt mede afgestemd om de maximale synergie te vinden. Dit concept moet de maatschappelijke waarde van Agri-PV verbeteren door naast een hogere gewasopbrengst ook esthetisch acceptabel en economisch rendabel te zijn. De oplossing zal ontworpen worden voor commercieel verkrijgbare zonvolgsystemen en gedurende drie groeiseizoenen getest en ontwikkeld worden op grasland op kleigrond in een zonnepark in Nederland.
Korte omschrijving
Onder leiding van Novar vindt in WP1 de technische integratie plaats van het prototype in en de bouw van een testveld van zonvolg-systemen. TNO vertaalt met leveranciers de ontwerpspecificaties naar materialen en levert de elementen voor de veldproef. In WP2 ontwikkelt TNO het prototype dat in WP1 geïnstalleerd wordt. Hiervoor wordt een software platform, BIGEYE, gebruikt dat ontwikkeld is voor de opbrengst van bifacial PV-systemen. Dit platform is uitgebreid met een geijkt opbrengst model voor de fotosynthetische omzetting van biomassa en de optische modellering van optische elementen. Na elke groeiseizoen wordt het ontwerp geëvalueerd m.b.t. de opbrengst effecten voor stroom en gewas en aangepast. In WP3 wordt gedurende drie groeiseizoenen het effect van het prototype op de fotosynthetische omzetting onderzocht welke teruggekoppeld in WP2 voor de ontwikkeling van het prototype. Het effect van de optische elementen op de biomassaproductie zal worden vastgesteld en vergeleken met de controles en met het referentieveld waar geen schaduw is. In WP4 wordt de economische en esthetische implicatie van het prototype onderzocht.
Resultaat
Het project levert de volgende resultaten: 1) Bouw van een testveld met zonvolg-systemen als onderdeel van een commercieel zonnepark waarin een gedeelte 50 m2 met en 50 m2 zonder prototype wordt uitgevoerd. 2) Digital twin van testveld t.b.v. stroomopbrengsten. 3) Ontwerp van een prototype van optische elementen dat instaat is om het licht onder en tussen zonnepanelen te herverdelen waardoor de gewasopbrengst toeneemt van een perceel bij een constant stroomopbrengst. 4) Regelalgoritme voor de zonvolgsystemen ten behoeve van maximale synergie tussen PV en Agri opbrengst. 5) Kwantitatieve en kwalitatieve evaluatie van de gewas opbrengsten met en zonder het prototype. In termen van soortenrijkdom en biomassa. 6) Een business case analyse van het prototype in zonvolg-systemen in Nederland en vergelijkbare klimaat gebieden.
In Nederland worden zonneparken op landbouwgrond alleen toegestaan als PV-systemen gecombineerd worden met een significante agrarische productie op hetzelfde areaal. Deze Agri-PV systemen kunnen de efficiëntie van landgebruik substantieel verhogen als de som van de PV- en Agri-delen groter is dan de delen apart. Voor gewassen in het open veld is dit fundamenteel mogelijk omdat de fotosynthetische omzetting van licht in biomassa bij hogere licht intensiteiten afvlakt. Er ontstaat synergie door een deel van het licht te benutten met zonnepanelen en het overige licht te herverdelen over de schaduwrijke grond onder de panelen. In andere woorden: het is mogelijk om bij dezelfde stroomopbrengst op een perceel meer biomassa te produceren als het licht optimaal wordt herverdeeld. Eerste ervaringen zijn opgedaan in het project Lazarus waarin optische elementen zijn ingezet om het zonlicht te herverdelen in oost-west opstellingen om de vegetatie onder de panelen te verbeteren t.b.v. bodemkwaliteit. De eerste uitvoeringvormen zijn ontworpen en geïnstalleerd in een bestaand zonnepark en de ontwerp-methodologie van TNO zal dit jaar geijkt worden met deze veldproef.
Doelstelling
Het doel is om een proof-of-concept te ontwikkelen van een configuratie met optische elementen die het licht onder en tussen de zonnepanelen van zonvolgsystemen herverdeelt. Hiermee wordt de fotosynthetische opbrengst verhoogd van een perceel bij een constante stroomopbrengst. Het algoritme dat de oriëntatie van de panelen door de tijd regelt wordt mede afgestemd om de maximale synergie te vinden. Dit concept moet de maatschappelijke waarde van Agri-PV verbeteren door naast een hogere gewasopbrengst ook esthetisch acceptabel en economisch rendabel te zijn. De oplossing zal ontworpen worden voor commercieel verkrijgbare zonvolgsystemen en gedurende drie groeiseizoenen getest en ontwikkeld worden op grasland op kleigrond in een zonnepark in Nederland.
Korte omschrijving
Onder leiding van Novar vindt in WP1 de technische integratie plaats van het prototype in en de bouw van een testveld van zonvolg-systemen. TNO vertaalt met leveranciers de ontwerpspecificaties naar materialen en levert de elementen voor de veldproef. In WP2 ontwikkelt TNO het prototype dat in WP1 geïnstalleerd wordt. Hiervoor wordt een software platform, BIGEYE, gebruikt dat ontwikkeld is voor de opbrengst van bifacial PV-systemen. Dit platform is uitgebreid met een geijkt opbrengst model voor de fotosynthetische omzetting van biomassa en de optische modellering van optische elementen. Na elke groeiseizoen wordt het ontwerp geëvalueerd m.b.t. de opbrengst effecten voor stroom en gewas en aangepast. In WP3 wordt gedurende drie groeiseizoenen het effect van het prototype op de fotosynthetische omzetting onderzocht welke teruggekoppeld in WP2 voor de ontwikkeling van het prototype. Het effect van de optische elementen op de biomassaproductie zal worden vastgesteld en vergeleken met de controles en met het referentieveld waar geen schaduw is. In WP4 wordt de economische en esthetische implicatie van het prototype onderzocht.
Resultaat
Het project levert de volgende resultaten: 1) Bouw van een testveld met zonvolg-systemen als onderdeel van een commercieel zonnepark waarin een gedeelte 50 m2 met en 50 m2 zonder prototype wordt uitgevoerd. 2) Digital twin van testveld t.b.v. stroomopbrengsten. 3) Ontwerp van een prototype van optische elementen dat instaat is om het licht onder en tussen zonnepanelen te herverdelen waardoor de gewasopbrengst toeneemt van een perceel bij een constant stroomopbrengst. 4) Regelalgoritme voor de zonvolgsystemen ten behoeve van maximale synergie tussen PV en Agri opbrengst. 5) Kwantitatieve en kwalitatieve evaluatie van de gewas opbrengsten met en zonder het prototype. In termen van soortenrijkdom en biomassa. 6) Een business case analyse van het prototype in zonvolg-systemen in Nederland en vergelijkbare klimaat gebieden.