Визначення впливу конструктивних особливостей систем агровольтаїки на ефективність трекінгу

Автор(и)

  • Геннадій Анатолійович Голуб Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-2388-0405
  • Наталія Михайлівна Цивенкова Національний університет біоресурсів і природокористування України; Поліський національний університет, Україна https://orcid.org/0000-0003-1703-4306
  • Іван Леонідович Роговський Національний університет біоресурсів і природокористування України, Україна https://orcid.org/0000-0002-6957-1616
  • В’ячеслав Володимирович Чуба Білоцерківський національний аграрний університет, Україна https://orcid.org/0000-0002-4119-0520
  • Володимир Трохимович Надикто Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного, Україна https://orcid.org/0000-0002-1770-8297
  • Іван Сергійович Омаров Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-9449-853X
  • Ярослав Дмитрович Ярош Інститут відновлюваної енергетики НАН України, Україна https://orcid.org/0000-0001-6590-7058
  • Ivan Chuba MSDLab OU, Естонія https://orcid.org/0009-0004-3237-3458

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.329837

Ключові слова:

агровольтаїка, фотоелектричний модуль, кут падіння сонячних променів, трекінг, фотовольтаїка

Анотація

Об’єктом дослідження є системи агровольтаїки. Вирішувалася проблема визначення ефективності трекінгу систем агровольтаїки. Предметом дослідження є залежність ефективності трекінгу систем агровольтаїки від їх конструктивних особливостей та залежність ефективності покриття площі фотоелектричними панелями від відстані між масивами системи агровольтаїки під час найбільшої сонячної активності.

Встановлено, що значення ефективності трекінгу системи агровольтаїки із горизонтальною віссю обертання та орієнтацією осі обертання «Схід-Захід» становить 34,75 %, а для системи агровольтаїки із орієнтацією «Північ-Південь» − 52,89 %. Значення ефективності трекінгу системи агровольтаїки із орієнтацією «Північ-Південь» та віссю обертання встановленою під кутом широти (50 º) становить 67,95 %. У той же час, при осі обертання встановленою таким чином, щоб фотоелектричні модулі відслідковували потік сонячних променів також у вертикальній площині це значення становить 69,5 %. Протяжність дня під час роботи системи агровольтаїки змінюється від 12 годин 21 березня та 21 вересня до 16 годин 21 червня. Така комбінація часу увімкнення-вимкнення системи агровольтаїки в роботу та протяжності дня призводить до того, що кут нахилу фотоелектричних модулів відносно площини їх осі обертання становить 45 º. Отримане значення кута нахилу фотоелектричних модулів відносно площини осі обертання в системі агровольтаїки дозволило визначити відстань між масивами агровольтаїки, яка становила 3,79 м. Якщо прийняти до уваги зазначену відстань між масивами агровольтаїки, то ефективність покриття площі фотоелектричними модулями під час найвищої сонячної активності становитиме 52,8 %.

Результати досліджень можуть бути покладені в основу розробки конструкцій системи агровольтаїки на різних широтах та оцінки їх економічної ефективності

Біографії авторів

Геннадій Анатолійович Голуб, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Наталія Михайлівна Цивенкова, Національний університет біоресурсів і природокористування України; Поліський національний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

Кафедра електрифікації, автоматизації виробництва та інженерної екології

Іван Леонідович Роговський, Національний університет біоресурсів і природокористування України

Доктор технічних наук, професор

Кафедра технічного сервісу та інженерного менеджменту ім. М. П. Момотенка

В’ячеслав Володимирович Чуба, Білоцерківський національний аграрний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра електроенергетики, електротехніки та електромеханіки

Володимир Трохимович Надикто, Таврійський державний агротехнологічний університет імені Дмитра Моторного

Доктор технічних наук, професор

Кафедра експлуатації та технічного сервісу машин

Іван Сергійович Омаров, Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Аспірант

Відділення відновлюваних органічних енергоносіїв

Ярослав Дмитрович Ярош, Інститут відновлюваної енергетики НАН України

Доктор технічних наук, професор

Відділення відновлюваних органічних енергоносіїв

Ivan Chuba, MSDLab OU

Director

Посилання

  1. Pourasl, H. H., Barenji, R. V., Khojastehnezhad, V. M. (2023). Solar energy status in the world: A comprehensive review. Energy Reports, 10, 3474–3493. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2023.10.022
  2. Transforming our world: the 2030 Agenda for Sustainable Development. United Nations. Available at: https://sdgs.un.org/2030agenda
  3. Córdoba Hernández, R., Camerin, F. (2024). The application of ecosystem assessments in land use planning: A case study for supporting decisions toward ecosystem protection. Futures, 161, 103399. https://doi.org/10.1016/j.futures.2024.103399
  4. Anusuya, K., Vijayakumar, K., Leenus Jesu Martin, M., Manikandan, S. (2024). Agrophotovoltaics: enhancing solar land use efficiency for energy food water nexus. Renewable Energy Focus, 50, 100600. https://doi.org/10.1016/j.ref.2024.100600
  5. Weselek, A., Bauerle, A., Hartung, J., Zikeli, S., Lewandowski, I., Högy, P. (2021). Agrivoltaic system impacts on microclimate and yield of different crops within an organic crop rotation in a temperate climate. Agronomy for Sustainable Development, 41 (5). https://doi.org/10.1007/s13593-021-00714-y
  6. Zahrawi, A. A., Aly, A. M. (2024). A Review of Agrivoltaic Systems: Addressing Challenges and Enhancing Sustainability. Sustainability, 16 (18), 8271. https://doi.org/10.3390/su16188271
  7. Gomez-Casanovas, N., Mwebaze, P., Khanna, M., Branham, B., Time, A., DeLucia, E. H. et al. (2023). Knowns, uncertainties, and challenges in agrivoltaics to sustainably intensify energy and food production. Cell Reports Physical Science, 4 (8), 101518. https://doi.org/10.1016/j.xcrp.2023.101518
  8. Okonkwo, P. C., Nwokolo, S. C., Udo, S. O., Obiwulu, A. U., Onnoghen, U. N., Alarifi, S. S. et al. (2025). Solar PV systems under weather extremes: Case studies, classification, vulnerability assessment, and adaptation pathways. Energy Reports, 13, 929–959. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2024.12.067
  9. Trommsdorff, M., Hopf, M., Hörnle, O., Berwind, M., Schindele, S., Wydra, K. (2023). Can synergies in agriculture through an integration of solar energy reduce the cost of agrivoltaics? An economic analysis in apple farming. Applied Energy, 350, 121619. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.121619
  10. Zhang, F., Li, M., Zhang, W., Liu, W., Ali Abaker Omer, A., Zhang, Z. et al. (2023). Large-scale and cost-efficient agrivoltaics system by spectral separation. IScience, 26 (11), 108129. https://doi.org/10.1016/j.isci.2023.108129
  11. Kumpanalaisatit, M., Setthapun, W., Sintuya, H., Pattiya, A., Jansri, S. N. (2022). Current status of agrivoltaic systems and their benefits to energy, food, environment, economy, and society. Sustainable Production and Consumption, 33, 952–963. https://doi.org/10.1016/j.spc.2022.08.013
  12. Reasoner, M., Ghosh, A. (2022). Agrivoltaic Engineering and Layout Optimization Approaches in the Transition to Renewable Energy Technologies: A Review. Challenges, 13 (2), 43. https://doi.org/10.3390/challe13020043
  13. Majewski, P., Al-shammari, W., Dudley, M., Jit, J., Lee, S.-H., Myoung-Kug, K., Sung-Jim, K. (2021). Recycling of solar PV panels- product stewardship and regulatory approaches. Energy Policy, 149, 112062. https://doi.org/10.1016/j.enpol.2020.112062
  14. Keil, J., Liu, Y., Kortshagen, U., Ferry, V. E. (2021). Bilayer Luminescent Solar Concentrators with Enhanced Absorption and Efficiency for Agrivoltaic Applications. ACS Applied Energy Materials, 4 (12), 14102–14110. https://doi.org/10.1021/acsaem.1c02860
  15. Osterthun, N., Neugebohrn, N., Gehrke, K., Vehse, M., Agert, C. (2021). Spectral engineering of ultrathin germanium solar cells for combined photovoltaic and photosynthesis. Optics Express, 29 (2), 938. https://doi.org/10.1364/oe.412101
  16. Dinesh, H., Pearce, J. M. (2016). The potential of agrivoltaic systems. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 54, 299–308. https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.10.024
  17. Gautam, S., Das, D. B., Saxena, A. K. (2024). Economic indicators evaluation to study the feasibility of a solar agriculture farm: A case study. Solar Compass, 10, 100074. https://doi.org/10.1016/j.solcom.2024.100074
  18. Bolinger, M., Bolinger, G. (2022). Land Requirements for Utility-Scale PV: An Empirical Update on Power and Energy Density. IEEE Journal of Photovoltaics, 12 (2), 589–594. https://doi.org/10.1109/jphotov.2021.3136805
  19. Imran, H., Riaz, M. H. (2021). Investigating the potential of east/west vertical bifacial photovoltaic farm for agrivoltaic systems. Journal of Renewable and Sustainable Energy, 13 (3). https://doi.org/10.1063/5.0054085
  20. Riaz, M. H., Imran, H., Younas, R., Butt, N. Z. (2021). The optimization of vertical bifacial photovoltaic farms for efficient agrivoltaic systems. Solar Energy, 230, 1004–1012. https://doi.org/10.1016/j.solener.2021.10.051
  21. Akbar, A., Mahmood, F. ibne, Alam, H., Aziz, F., Bashir, K., Zafar Butt, N. (2024). Field Assessment of Vertical Bifacial Agrivoltaics with Vegetable Production: A Case Study in Lahore, Pakistan. Renewable Energy, 227, 120513. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.120513
  22. Kallioğlu, M. A., Avcı, A. S., Sharma, A., Khargotra, R., Singh, T. (2024). Solar collector tilt angle optimization for agrivoltaic systems. Case Studies in Thermal Engineering, 54, 103998. https://doi.org/10.1016/j.csite.2024.103998
  23. Varo-Martínez, M., Fernández-Ahumada, L. M., Ramírez-Faz, J. C., Ruiz-Jiménez, R., López-Luque, R. (2024). Methodology for the estimation of cultivable space in photovoltaic installations with dual-axis trackers for their reconversion to agrivoltaic plants. Applied Energy, 361, 122952. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2024.122952
  24. Berrian, D., Chhapia, G., Linder, J. (2025). Performance of land productivity with single-axis trackers and shade-intolerant crops in agrivoltaic systems. Applied Energy, 384, 125471. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2025.125471
  25. Alam, H., Butt, N. Z. (2024). How does module tracking for agrivoltaics differ from standard photovoltaics? Food, energy, and technoeconomic implications. Renewable Energy, 235, 121151. https://doi.org/10.1016/j.renene.2024.121151
  26. Hussain, S. N., Ghosh, A. (2024). Evaluating tracking bifacial solar PV based agrivoltaics system across the UK. Solar Energy, 284, 113102. https://doi.org/10.1016/j.solener.2024.113102
  27. Willockx, B., Lavaert, C., Cappelle, J. (2023). Performance evaluation of vertical bifacial and single-axis tracked agrivoltaic systems on arable land. Renewable Energy, 217, 119181. https://doi.org/10.1016/j.renene.2023.119181
  28. Golub, G., Tsyvenkova, N., Yaremenko, O., Marus, O., Omarov, I., Нolubenko, A. (2023). Determining the efficiency of installing fixed solar photovoltaic modules and modules with different tracking options. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (8 (124)), 15–25. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.286464
  29. Golub, G., Tsyvenkova, N., Nadykto, V., Marus, O., Yaremenko, O., Omarov, I. et al. (2024). Determining the influence of mounting angle on the average annual efficiency of fixed solar photovoltaic modules. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2 (8 (128)), 26–37. LOCKSS. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2024.300485
  30. Golub, G., Blažauskas, E., Tsyvenkova, N., Šarauskis, E., Jasinskas, A., Kukharets, S. et al. (2025). Determination of the Installation Efficiency of Vertical Stationary Photovoltaic Modules with a Double-Sided “East–West”-Oriented Solar Panel. Applied Sciences, 15 (3), 1635. https://doi.org/10.3390/app15031635
Визначення впливу конструктивних особливостей систем агровольтаїки на ефективність трекінгу

##submission.downloads##

Опубліковано

2025-06-27

Як цитувати

Голуб, Г. А., Цивенкова, Н. М., Роговський, І. Л., Чуба, В. В., Надикто, В. Т., Омаров, І. С., Ярош, Я. Д., & Chuba, I. (2025). Визначення впливу конструктивних особливостей систем агровольтаїки на ефективність трекінгу. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(8 (135), 14–22. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2025.329837

Номер

Том 3 № 8 (135) (2025): Енергозберігаючі технології та обладнання

Розділ

Енергозберігаючі технології та обладнання

Ліцензія

Авторське право (c) 2025 Gennadii Golub, Nataliya Tsyvenkova, Ivan Rogovskii, Viacheslav Chuba, Volodymyr Nadykto, Ivan Omarov, Yaroslav Yarosh, Ivan Chuba

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.