de.wedoany.com-Bericht: Ein italienisches Forschungsteam hat in einem Agri-Photovoltaik-Gewächshaus ein integriertes System installiert, das Mikroklima-Überwachung, Bewässerungssteuerung und Photovoltaik-Überwachung vereint, und einen einjährigen Praxisbetrieb erfolgreich abgeschlossen. Damit wurde eine skalierbare technische Grundlage für die digitale zwillingsgesteuerte adaptive Gewächshausverwaltung geschaffen.
Die Studie wurde im Rahmen des EU-finanzierten REGACE-Projekts durchgeführt. Der Versuchsstandort befindet sich in einem Agri-Photovoltaik-Pilotgewächshaus in Pontinia in Mittelitalien. Die Region weist ein typisch mediterranes Klima mit einer jährlichen Globalstrahlung auf horizontaler Ebene von über 1600 kWh/m² auf; die Wintertemperaturen liegen bei etwa 4 Grad Celsius, die Sommertemperaturen bei etwa 31 Grad Celsius. Dieses zweischiffige Bogengewächshaus umfasst eine Fläche von 180 Quadratmetern (18 m × 10 m) und ist entlang der Ost-West-Achse ausgerichtet. Im oberen Bereich ist ein hängendes einachsiges Nachführsystem für Agri-Photovoltaik installiert, das etwa 50 % der Dachfläche abdeckt.
Die Photovoltaik-Komponente hat eine installierte Leistung von 4,8 kW und besteht aus 64 maßgefertigten halbtransparenten bifazialen monokristallinen PERC-Modulen (Passivated Emitter and Rear Cell) mit einer Nennleistung von jeweils 75 W. Die Module sind in einer Höhe von 3,2 Metern über dem Boden montiert. Das Gewächshausinnere ist in vier Versuchsbereiche unterteilt: PV-E (unter den Photovoltaikmodulen im Osten), REF-E (unbeschattete Kontrollfläche im Osten), PV-W (unter den Photovoltaikmodulen im Westen) und REF-W (unbeschattete Kontrollfläche im Westen). Diese Anordnung ermöglicht einen direkten Vergleich der Anbauleistung zwischen beschatteten und unbeschatteten Bereichen unter identischen strukturellen, Bewässerungs- und Bewirtschaftungsbedingungen. Im ersten Betriebsjahr (2025–2026) pflanzte das Team mehrere Kulturen wie Zucchini, Salat, Tomaten, Auberginen, Rote Bete und Fenchel an.
Das Überwachungssystem besteht aus 121 Sensoren, die über drei unabhängige RS-485-Modbus-RTU-Busse kommunizieren, mit einem Datenaufzeichnungsintervall von fünf Minuten. Das Photovoltaik-Überwachungssubsystem misst die gesamte Einstrahlung in Modulebene, die reflektierte Einstrahlung in Modulebene, die Modulrückseitentemperatur, die Beleuchtungsstärke, die Lufttemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit und die CO₂-Konzentration, um die Photovoltaikleistung und deren Auswirkungen auf die Pflanzenumgebung zu bewerten. Dieses Subsystem nutzt außerdem die Beleuchtungsstärkemessungen der Unterpaneele zur Steuerung des einachsigen Nachführsystems: Wenn die Lichtintensität unter einen voreingestellten Schwellenwert fällt, werden die Module automatisch in einen nahezu vertikalen Winkel gebracht. Das Mikroklima-Überwachungssubsystem verteilt dezentrale Sensorknoten auf mehreren Höhen innerhalb und außerhalb des Gewächshauses und ist mit einer externen Wetterstation ausgestattet, die Temperatur, Luftfeuchtigkeit, CO₂-Konzentration, photosynthetisch aktive Strahlung (PAR), Beleuchtungsstärke, Einstrahlung und meteorologische Parameter misst. Das Bewässerungssubsystem überwacht Bodenfeuchte, Bodentemperatur, Wasserdurchfluss und Druck und reguliert die Bewässerungsmenge in den einzelnen Gewächshausbereichen automatisch über einen Zwei-Schwellenwert-Bodenfeuchtealgorithmus.
Die Forscher geben an, dass das verteilte Sensornetzwerk eine synchrone Messung aller Umweltvariablen ermöglicht und physikalisch konsistente räumliche und zeitliche Muster erfasst, darunter stabile tageszeitliche Dynamiken, vertikale Mikroklimaschichtung sowie konsistente Strahlungsunterschiede zwischen den Photovoltaik-abgedeckten und den Referenzbereichen. Diese Beobachtungen bestätigen die Zuverlässigkeit der Überwachungsarchitektur für die langfristige Umweltcharakterisierung in Agri-Photovoltaik-Gewächshäusern. Die Ergebnisse wurden als Fachartikel im Journal of Building Engineering unter dem Titel „Design and implementation of an integrated microclimate, irrigation, and photovoltaic monitoring system for a pilot agrivoltaic greenhouse" veröffentlicht. Die Studie wurde von Forschern der Universität Rom Tor Vergata und der Fattoria Solidale del Circeo gemeinsam durchgeführt.
