Итальянская исследовательская группа развернула платформу мониторинга с 121 датчиком в агровольтаической теплице

Репортаж от Wedoany，Итальянская исследовательская группа развернула в агровольтаической теплице комплексную систему, объединяющую микроклиматический мониторинг, управление орошением и контроль фотоэлектрической генерации, и завершила годичную эксплуатационную проверку, заложив масштабируемую техническую основу для адаптивного управления теплицей на основе цифровых двойников.

Исследование проводилось в рамках финансируемого Европейским союзом проекта REGACE, экспериментальная площадка расположена в пилотной агровольтаической теплице в Понтинии (Pontinia), в центральной Италии. Регион характеризуется типичным средиземноморским климатом: годовая суммарная горизонтальная облучённость превышает 1600 кВт·ч/м², зимние температуры составляют около 4 °C, летние — около 31 °C. Эта двухпролётная арочная теплица занимает площадь 180 м² (18 м × 10 м), ориентирована по оси восток-запад, сверху установлена подвесная система одноосного слежения за солнцем, покрывающая около 50% площади кровли.

Фотоэлектрическая часть имеет установленную мощность 4,8 кВт и состоит из 64 индивидуально изготовленных полупрозрачных двусторонних монокристаллических PERC-модулей (пассивный эмиттер и тыльный контакт) номинальной мощностью 75 Вт каждый, модули установлены на высоте 3,2 м над уровнем земли. Внутреннее пространство теплицы разделено на четыре экспериментальные зоны: PV-E (под фотоэлектрическими модулями с восточной стороны), REF-E (восточная контрольная зона без затенения), PV-W (под фотоэлектрическими модулями с западной стороны), REF-W (западная контрольная зона без затенения). Такая компоновка позволяет напрямую сравнивать показатели выращивания в зонах с фотоэлектрическим затенением и без него при одинаковых конструкции, орошении и условиях управления. В первый год эксплуатации (2025–2026 гг.) команда выращивала несколько культур, включая кабачки, салат, томаты, баклажаны, свёклу и фенхель.

Система мониторинга состоит из 121 датчика, связь осуществляется по трём независимым шинам RS-485 Modbus RTU, интервал сбора данных составляет пять минут. Подсистема мониторинга фотоэлектрической генерации измеряет суммарную наклонную облучённость, отражённую наклонную облучённость, температуру тыльной стороны модулей, освещённость, температуру воздуха, относительную влажность и концентрацию CO₂ для оценки производительности фотоэлектрической системы и её влияния на среду выращивания культур. Эта подсистема также использует измерения освещённости субпанелей для управления механизмом одноосного слежения: при снижении уровня освещённости ниже заданного порога модули автоматически переводятся в положение, близкое к вертикальному. Подсистема микроклиматического мониторинга размещает распределённые датчиковые узлы на нескольких высотах внутри и снаружи теплицы, а также оснащена внешней метеостанцией, измеряющей температуру, влажность, концентрацию CO₂, фотосинтетически активную радиацию (ФАР), освещённость, облучённость и метеорологические параметры. Подсистема орошения контролирует влажность почвы, температуру почвы, расход воды и давление, автоматически регулируя объём орошения в каждой зоне теплицы с помощью алгоритма двойного порога влажности почвы.

Исследователи отмечают, что распределённая сенсорная сеть обеспечила синхронное измерение всех переменных окружающей среды, зафиксировав физически согласованные пространственные и временные закономерности, включая устойчивую суточную динамику, вертикальную стратификацию микроклимата и согласованные различия радиации между зонами с фотоэлектрическим покрытием и контрольными зонами. Эти наблюдения подтверждают надёжность данной архитектуры мониторинга для долгосрочной характеризации окружающей среды в агровольтаических теплицах. Результаты исследования опубликованы в виде статьи в журнале «Journal of Building Engineering» под названием «Design and implementation of an integrated microclimate, irrigation, and photovoltaic monitoring system for a pilot agrivoltaic greenhouse» (Проектирование и реализация интегрированной системы мониторинга микроклимата, орошения и фотоэлектрической генерации для пилотной агровольтаической теплицы). Исследование выполнено совместно исследователями Римского университета Тор Вергата (University of Rome Tor Vergata) и социальной фермы Чирчео (Fattoria Solidale del Circeo).