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Modelling, simulation, and optimisation of agrivoltaic systems: a comprehensive review

Zainali, Sebastian und Ma Lu, Silvia und Fernandez Solas, Alvaro und Cruz-Escabias, Alejandro und Fernández, Eduardo F. und Khalil Zidane, Tekai Eddine und Hustad Honningdalsnes, Erlend und Moe Nygård, Magnus und Leloux, Jonathan und Berwind, Matthew und Trommsdorff, Max und Amaducci, Stefano und Gorjian, Shiva und Campana, Pietro Elia (2025) Modelling, simulation, and optimisation of agrivoltaic systems: a comprehensive review. Applied Energy, 386. Elsevier. doi: 10.1016/j.apenergy.2025.125558. ISSN 0306-2619.

[img] PDF - Verlagsversion (veröffentlichte Fassung)
12MB

Kurzfassung

Agrivoltaic systems combine food production and solar energy conversion on the same land, offering a dual-use approach to address land use concerns in renewable energy development. One of the main research and market challenges for agrivoltaic systems is the ability to predict food and energy yields prior to installation. The photovoltaic modules reduce solar irradiation on the ground, altering the energy balance at the ground and crop levels, affecting thus evapotranspiration and photosynthesis. The photovoltaic modules also influence local rain distribution and wind patterns, creating a microclimate that impacts both crop production and photovoltaic efficiency. The need to evaluate these effects and their impact on crop growth before installation is underscored by the recent implementation of new standards, guidelines, and regulations governing agrivoltaic systems in various regions. This study provides a critical review of existing research with a focus on the modelling, simulation, and optimisation of agrivoltaic systems. It highlights recent advancements in simulating and optimising the design of agrivoltaic systems through integrated simulations of shading, microclimates, electrical performance, and agricultural productivity. This study highlights the critical role of optimised light distribution in enhancing both crop yields and electricity production within agrivoltaic systems. However, the diversity of modelling approaches from the PV and agricultural sectors, coupled with the absence of standardised benchmarks, complicates the selection of appropriate models for specific systems and conditions. Future research should prioritise the development of standardised benchmarks to enable consistent comparisons across models, facilitating a better understanding of trade-offs between computational efficiency, interpretability, and accuracy. Collaborative efforts, publicly available datasets, and benchmarking initiatives are essential for validating models across diverse agrivoltaic configurations and regions.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/213077/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Modelling, simulation, and optimisation of agrivoltaic systems: a comprehensive review
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Zainali, SebastianMälardalen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Ma Lu, SilviaMälardalen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fernandez Solas, AlvaroAlvaro.FernandezSolas (at) dlr.dehttps://orcid.org/0000-0003-4650-9470185176848
Cruz-Escabias, AlejandroUniversity of JaénNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Fernández, Eduardo F.eduardo.fernandez (at) ujaen.esNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Khalil Zidane, Tekai EddineMälardalen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hustad Honningdalsnes, ErlendInstitute for Energy Technology (IFE)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Moe Nygård, MagnusInstitute for Energy Technology (IFE)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Leloux, JonathanLuciSunNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Berwind, MatthewFraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Trommsdorff, MaxFraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Amaducci, StefanoUniversità Cattolica del Sacro Cuore di PiacenzaNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Gorjian, ShivaFraunhofer Institute for Solar Energy Systems (ISE)NICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Campana, Pietro EliaMälardalen UniversityNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:15 Mai 2025
Erschienen in:Applied Energy
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Ja
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
Band:386
DOI:10.1016/j.apenergy.2025.125558
Verlag:Elsevier
ISSN:0306-2619
Status:veröffentlicht
Stichwörter:Agrivoltaics Modelling Policy Sustainability Microclimate Shading Crop
HGF - Forschungsbereich:Energie
HGF - Programm:Materialien und Technologien für die Energiewende
HGF - Programmthema:Thermische Hochtemperaturtechnologien
DLR - Schwerpunkt:Energie
DLR - Forschungsgebiet:E SW - Solar- und Windenergie
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):E - Condition Monitoring
Standort: Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Solarforschung > Qualifizierung
Hinterlegt von: Fernandez Solas, Alvaro
Hinterlegt am:02 Jun 2025 08:04
Letzte Änderung:02 Jun 2025 11:39

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