Electrical design optimization strategies for agrivoltaics

Agrivoltaics is the synergistic existence of solar photovoltaics (PV) and farming, offering a dual land-use strategy for food and energy production. This report emphasises the need for a change in the production of energy and food from the same land due to various factors, including climate change, land availability, and stable income for farmers. A case study of a medium-scale agrivoltaic PV system, designed using two different topologies, is also designed to assess energy yield, cable losses (I²R), and inverter dynamics and to understand the importance of site-specific designs. This study highlights the importance of electrical Design in mitigating energy losses and supporting consistent power delivery, even under variable conditions. Additionally, it leverages the point for careful Design of smart agriculture by using high-voltage DC, distributed MPPT, and appropriately sized cables. This report also discusses the best standards for selecting components, various installation methods, and different types of installation architectures. Finally, the report outlines practical solutions for designing and emphasises the need for transitioning to a sustainable option to enhance the efficiency of the available land.

L'agrivoltaico rappresenta la coesistenza sinergica tra il fotovoltaico (PV) e l’agricoltura, offrendo una strategia di uso duale del suolo per la produzione di cibo ed energia. Questo rapporto sottolinea la necessità di un cambiamento nella produzione di energia e alimenti dallo stesso terreno a causa di vari fattori, tra cui il cambiamento climatico, la disponibilità di terra e la stabilità del reddito per gli agricoltori. Lo studio di un sistema agrivoltaico di media scala, progettato utilizzando due diverse topologie, è stato realizzato per valutare la produzione energetica, le perdite nei cavi (I²R) e la dinamica degli inverter, al fine di comprendere l’importanza della progettazione sito-specifica. Questo studio evidenzia l’importanza della progettazione elettrica nella mitigazione delle perdite energetiche e nel garantire una fornitura di energia stabile, anche in condizioni variabili. Inoltre, viene valorizzato il ruolo della progettazione accurata nell’agricoltura intelligente, attraverso l’uso di corrente continua ad alta tensione, MPPT distribuito e cavi dimensionati correttamente. Il rapporto discute anche i migliori standard per la selezione dei componenti, i vari metodi di installazione e le diverse tipologie architettoniche di impianto. Infine, il rapporto propone soluzioni pratiche per la progettazione e sottolinea la necessità di una transizione verso un’opzione sostenibile per aumentare l’efficienza dell’uso del suolo disponibile.