Các nhà nghiên cứu đã tạo ra một mô hình mới có thể giúp các nhà phát triển đánh giá sự phát triển của ngô trong các cơ sở nông điện. Họ cũng đề xuất sử dụng phân bố bóng râm không gian-thời gian (SSD) để tối ưu hóa năng suất cây trồng và sản xuất điện.
Hình ảnh: Quaritsch Photography, Unsplash
Một nhóm nghiên cứu do các nhà khoa học từ Đại học Purdue đứng đầu đã tạo ra một mô hình mới để đánh giá sự phát triển của ngô trong các cơ sở nông điện và đề xuất sử dụng mô hình phân bố bóng râm theo không gian và thời gian (SSD) để tối ưu hóa năng suất cây trồng và sản xuất điện.
Phương pháp mới dựa trên mô hình nhà máy mô phỏng hệ thống sản xuất nông nghiệp (APSIM), dựa trên độ phân giải thời gian tốt hơn, với tài liệu được báo cáo là hỗ trợ tính hợp lệ của nó. Mô hình SSD, tính đến bóng đổ của các tấm pin mặt trời, đã được sử dụng kết hợp với dữ liệu bức xạ của Phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia (NREL). Sau đó, dữ liệu kết hợp này được hiệu chuẩn và xác thực bằng kết quả từ các phép đo thực địa của chúng.
Thí nghiệm thực địa được tiến hành tại một trang trại nông điện tại Đại học Purdue ở West Lafayette, Indiana, Hoa Kỳ. Tại đó, các tấm pin quang điện được triển khai theo hai cách sắp xếp, hoặc là các mô-đun 300 W được đặt cạnh nhau hoặc các mô-đun 100 W được sắp xếp theo kiểu bàn cờ xen kẽ. Tất cả đều sử dụng bộ theo dõi một trục và cao 6,1 mét. Thiết lập này đã được thử nghiệm từ tháng 4 đến tháng 10 năm 2020.
“Để xác thực, 12 lô đất được xem xét”, các học giả cho biết. “Bắp ngô của ba cây đại diện từ mỗi lô đất này được thu thập bằng tay. Nhìn chung, lần lượt 570 cây ngô từ vùng không có PV và 36 cây ngô từ vùng có PV đã được sử dụng trong phân tích. Các bắp ngô đã được làm sạch, chụp ảnh và xử lý bằng máy đo ảnh tai DuPont Pioneer”.
Đo đạc thực địa cho thấy năng suất ngô từ khu vực không có PV được đo là 10.955 kg/ha, so với năng suất 10.182 kg/ha của khu vực PV. Điều đó phù hợp với mô hình mới, dự đoán 10.856 kg/ha cho khu vực không có PV và 10.102 kg/ha cho cánh đồng nông nghiệp PV.
Sau đó, các nhà nghiên cứu sử dụng mô hình để kiểm tra tác động của chiều cao theo dõi, khoảng cách giữa các mảng, góc tấm và kích hoạt hệ thống theo dõi lên năng suất. Đầu tiên, họ phát hiện ra rằng các thiết kế hạ thấp chiều cao theo dõi mà không cản trở chuyển động của máy móc thực vật nên được hình dung là năng suất ngô trung bình chung là một hàm yếu của chiều cao theo dõi lên đến 2,44 m.
“Tuy nhiên, sự thay đổi từ hàng ngô này sang hàng ngô khác tăng lên khi chiều cao của bộ theo dõi giảm xuống”, họ giải thích thêm. “Một phát hiện thú vị khác là đối với kích thước mô-đun PV của chúng tôi, việc tăng khoảng cách giữa các hàng PV liền kề vượt quá 9,1 m, trong khi vẫn giữ nguyên tổng công suất trên toàn bộ đất, không dẫn đến tăng năng suất ngô dựa trên tổng diện tích đất”.
Họ cũng phát hiện ra rằng chống theo dõi (AT) vào khoảng giữa trưa mặt trời mang lại mức tăng đáng kể nhất về năng suất ngô. "Tuy nhiên, mức tăng 5,6% về năng suất ngô này khá khiêm tốn và cần được cân nhắc so với mức giảm đáng kể về năng lượng mặt trời", nhóm nhấn mạnh.
Mô hình đề xuất đã được trình bày trong “Optimizing corn agrivoltaic farming through farm-scale experimentation and modeling,” được công bố trên Cell Reports Sustainability. Nhóm nghiên cứu cũng bao gồm các học giả từ Đại học Aarhus của Đan Mạch.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
