تأثير التظليل بالخلايا الکهروضوئية على نمو الفراولة والمناخ الدقيق داخل الصوبات الزراعية

نوع المستند : Original Article

المؤلفون

1 استاذ الهندسة الزراعية المساعد - کلية الزراعة - جامعة القاهرة – مصر.

2 أستاذ بمعهد أبحاث الطاقة الشمسية - جامعة يونًان للمعلمين – کونمنج - الصين.

المستخلص

ناقشت هذه الدراسة تأثير استخدام الخلايا الکهروضوئية المعتمة عند استخدامها کوسيلة تظليل وإنتاج طاقة على نمو شتلات الفراولة والمناخ الدقيق داخل الصوبات الزراعية البلاستيکية، حيث کانت أعلى طاقة کهروضوئية ينتجها اللوح الشمسي الواحد المستخدم هي 310 وات. وقد تم تقدير الطاقات المتولدة سنويًا من أربعة الواح طاقة شمسية بواسطة برنامج المحاکاة PolySunحيث کانت الألواح مثبتة أعلى سطح غطاء الصوبة البلاستيکي من الجهة الجنوبية بمسافة راسية 8 سم وزاوية ميل 30 درجة وعلى مسافات 1.1 م فيما بينها.
أوضحت النتائج أن درجة حرارة هواء الصوبة البلاستيکية والإشعاع الشمسي تحت الصوبة غير المظللة کانت أعلى من تلک الموجودة في الصوبة المظللة بواسطة الألواح الکهروضوئية المعتمة. ولکن لم يکن هناک فرق في الرطوبة النسبية داخل الصوبتين، وتراوحت درجات الحرارة للألواح الکهروضوئية المعتمة من 45 درجة مئوية إلى 47.5 درجة مئوية. وأظهرت نتائج المحاکاة أن الطاقة الکهربية المتولدة سنويا من الألواح الکهروضوئية المعتمة بلغت 3195 کيلو وات. ساعة والتي يمکن أن تغطي تقريبا 30.4٪ من الاحتياجات السنوية للطاقة الکهربائية في الصوبة. بالإضافة إلى ذلک، لم تکن هناک فروق معنوية ذات دلالة إحصائية في عدد الأوراق والزهور والثمار ومحتويات الکلوروفيل بين نباتات الفراولة تحت الصوبة المظللة وغير المظللة. باختصار توصى هذه الدراسة بدمج الواح الطاقة الشمسية (الخلايا لکهروضوئية) غير الشفافة اعلى غطاء الصوبات، ولکن بتوزيع معين لتوفير الاضاءة اللازمة للبناء الضوئي والطاقة الکهربائية اللازمة للتحکم البيئي في الصوبة دون الإضرار بنمو نبات الفراولة. 

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية

المراجع

Ahemd H.A., Al-Faraj A.A., Abdel-Ghany A.M. (2016) 'Shading greenhouses to improve the microclimate, energy and water saving in hot regions: A review'. Sci Hortic-Amsterdam 201:36-45. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2016.01.030.
Al-Ibrahim A., Al-Abbadi N, Al-Helal  I. (2006)' PV greenhouse system, system description, performance and lesson learned'. Acta Hortic (ISHS) 710:251-264.
Al-Rousan N., Isa N.A.M., Desa M.K.M. (2018) 'Advances in solar photovoltaic tracking systems: A review'. Renew Sustain Energy Rev. 82:2548-2569. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.09.077.
Al-Shamiry F., et al. (2007) 'Design and development of photovoltaic power system for tropical greenhouse cooling'. Am J Appl Sci 4:386–389.
Babatunde A.A., Abbasoglu S., Senol M. (2018) 'Analysis of the impact of dust, tilt angle and orientation on performance of PV Plants'. Renew Sustain Energy Rev.90:1017-1026. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.03.102.
Breyer C., Koskinen O., Blechinger P. (2015) 'Profitable climate change mitigation: The case of greenhouse gas emission reduction benefits enabled by solar photovoltaic systems'. Renew Sustain Energy Rev 49:610-628. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.20.15.04.061.
Chanchangi Y.N., et al. (2020) 'Dust and PV Performance in Nigeria: A review'. Renew Sustain Energy Rev. 121:109704. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109704.
Cossu M., et al. (2017) 'An algorithm for the calculation of the light distribution in photovoltaic greenhouses'. Solar Energy 141:38-48. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.solener.2016.11.024.
Cossu M., et al. (2014) 'Solar radiation distribution inside a greenhouse with south-oriented photovoltaic roofs and effects on crop productivity'. Appl Energ 133:89-100. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2014.07.070.
Dida M., et al. (2020) 'Output power loss of crystalline silicon photovoltaic modules due to dust accumulation in Saharan environment'. Renew Sustain Energy Rev.124:109787. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.202.0.109787.
Ghoulem M., et al.(2019) 'Greenhouse design and cooling technologies for sustainable food cultivation in hot climates: Review of current practice and future status'. Biosystems Engineering 183.121- 150. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2019.04.016.
Giampieri F., et al. (2012) 'The strawberry: Composition, nutritional quality, and impact on human health'. Nutrition 28:9-19. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.nut.2011.08.009.
Hasan Ismaeel H., Yumrutaş R. (2020) 'Investigation of a solar assisted heat pump wheat drying system with underground thermal energy storage tank'. Solar Energy 199:538-551. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2020.02.022.
Hassanien R.H.E., Li M., Dong Lin W. (2016) 'Advanced applications of solar energy in agricultural greenhouses'. Renew Sustain Energy Rev. 54:989-1001. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.095.
Hassanien R.H.E., Li M., Tang Y. (2018a) 'The evacuated tube solar collector assisted heat pump for heating greenhouses'. Energy and Buildings 169:305-318. DOI: 10.1016/j.enbuild.2018.03.072.
Hassanien R.H.E., Li M., Yin F. (2018b) 'The integration of semi-transparent photovoltaics on greenhouse roof for energy and plant production'. Renewable Energy 121:377-388. DOI: 10.1016/j.renene.2018.01.044.
Kadowaki M., et al. (2012) 'Effects of greenhouse photovoltaic array shading on Welsh onion growth'. Biosyst Eng 111. 290-297. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2011.12.006.
Khanlari A., et al. (2020) 'Performance enhancement of a greenhouse dryer: Analysis of a cost-effective alternative solar air heater'. Journal of Cleaner Production 251:119672. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2019.119672.
Ledesma N.A., Kawabata S. (2016) 'Responses of two strawberry cultivars to severe high temperature stress at different flower development stages'. Scientia Horticulturae 211:319-327. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.scienta.2016.09.007.
Li C., et al. (2017) 'The economic and social performance of integrated photovoltaic and agricultural greenhouses systems: Case study in China'. Appl Energy 190:204-212. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.12.121.
Marrou H., Dufour L., Wery J. (2013) 'How does a shelter of solar panels influence water flows in a soil crop system?' Eur J Agron 50:38-51. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.eja.2013.05.004.
Paul W. Stackhouse J (2015). NASA Surface meteorology and Solar Energy.
Pérez-Alonso J., et al. (2012) 'Performance analysis and neural modelling of a greenhouse integrated photovoltaic system'. Renew Sustain Energy Rev.16:4675-4685. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2012.04.002.
Raúl U.S., et al. (2012) 'Greenhouse tomato production with electricity generation by roof-mounted flexible solar panels'. Sci Agr 69:233-239.
Reca J., et al. (2016) 'Feasibility analysis of a standalone direct pumping photovoltaic system for irrigation in Mediterranean greenhouses'. Renewable Energy 85:1143-1154. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.2015.07.056.
Rylski I., Spigelman M. (1986) 'Effect of shading on plant development, yield and fruit quality of sweet pepper grown under conditions of high temperature and radlation'. Scientia Horticulturae 29:31-35. DOI: https://doi.org/10.1016/03.2-90028(86)4238-04.
Sivakumar D., Jifon J. (2018) Chapter 5 - Influence of Photoselective Shade Nettings on Postharvest Quality of Vegetables, in: M. W. Siddiqui (Ed.), Preharvest Modulation of Postharvest Fruit and Vegetable Quality, Academic Press. pp. 121-138.
Sonneveld P.J., et al. (2010) 'Performance results of a solar greenhouse combining electrical and thermal energy production'. Biosy Eng 106:48-57. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2010.02.003.
Tang Y., et al. (2020) 'The effect of temperature and light on strawberry production in a solar greenhouse'. Solar Energy 195:318-328. DOI: https://doi.org/10.1016/j.solener.2019.11.070.
Thotakura S., et al. (2020) 'Operational performance of megawatt-scale grid integrated rooftop solar PV system in tropical wet and dry climates of India'. Case Studies in Thermal Engineering 18:100602. DOI: https://doi.org/10.1016/j.csite.2020.100602.
Trypanagnostopoulos G., et al. (2017) 'Greenhouse performance results for roof installed photovoltaics'. Renew Energy 111:724-731. DOI: https://doi.org/10.1016/j.renene.201.7.04.066.
Waller R., et al. (2021) 'Semi-Transparent Organic Photovoltaics Applied as Greenhouse Shade for Spring and Summer Tomato Production in Arid Climate'. Agronomy 11:1152.
Yano A., et al. (2009) Electrical energy generated by photovoltaic modules mounted inside the roof of a north–south oriented greenhouse. Biosyst Eng (103):228-238. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2009.02.020.
Yano A., et al. (2010) 'Shading and electrical features of a photovoltaic array mounted inside the roof of an east–west oriented greenhouse'. Biosyst Eng (106):367-377. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2010.04.007.
Yano A., Onoe M., Nakata J. (2014) 'Prototype semi-transparent photovoltaic modules for greenhouse roof applications'. Biosyst Eng (122):62-73. DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2014.04.003.

ملفات

شارك

إرسال الاستشهاد إلى

الإحصائيات