Agrophotovoltaic Designs : Irradiation Analysis on and under PV Modules

Abstract

To secure agricultural benefits and PV power generation from an agrophotovoltaic system, it is vital that the PV modules and the crop are both irradiated by light. The configuration and design of PV modules have a practical effect on the irradiation uniformity in an agrophotovoltaic system. Irradiation non-uniformity can cause crop growth delays and quality deterioration during different cultivation periods. This paper proposes the design considerations and parameters of an agrophotovoltaic system to optimize crop yield and power energy production. The design parameters are the PV module installation height, ground coverage ratio, tilt angle, azimuth angle, and PV module installation type. The PV module installation type is classified into dual-axis tracking, single-axis tracking, south fixed, and horizontal fixed. We configured a 3D modeling simulation platform to visualize and analyze irradiation under the PV module. Finally, we suggest three evaluation parameters: The overall mean under PV modules, the overall standard irradiation deviation under PV modules, and the transposition factor of the agrophotovoltaic designs. Keywords: 영농형 태양광발전시스템(agrophotovoltaic, agrivoltaic, agri-PV), 차광률(ground coverage ratio), 주연효과(border effect), 양축 추적식 시스템(dual-axis tracking system), 단 축 추적식 시스템(single-axis tracking system), 정남 경사 고정식 시스템(south fixed system), 수평 고정식 시스템(horizontal fixed system), 전 수평면 일조량(global horizontal irradiation) 1. 서 론 영농형 태양광발전시스템은 화석 연료 의존도를 포함한 농촌 에너지 문제를 해결하고 안 정적인 농촌 수입원을 제공할 수 있다. 영농형 태양광발전시스템의 주요 목표 중 하나는 농 경지의 농작물 수확량을 유지하면서 동시에 전력 에너지를 생산하는 것이다. 일조량, 일조 시간, 기온, 강수량 등과 같은 기상 데이터는 농작물 수확에 있어서 양과 질에 영향을 준다.