Kujawa, Anna and Hanrieder, Natalie and Wilbert, Stefan and Fernandez Solas, Alvaro and Gonzalez Rodriguez, Sergio and Alonso-García, Mari Carmen and Polo, Jesús and Carballo, José and López-Díaz, Guadalupe and Cornaro, Cristina and Pitz-Paal, Robert (2025) A Ray-Tracing-Based Irradiance Model for Agrivoltaic Greenhouses: Development and Application. Agronomy, 15 (3). Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI). doi: 10.3390/agronomy15030665. ISSN 2073-4395.
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Official URL: https://www.mdpi.com/2073-4395/15/3/665
Abstract
A key challenge in designing agrivoltaic systems is avoiding or minimizing the negative impact of photovoltaic-induced shading on crops. This study introduces a novel ray-tracing-based irradiance model for evaluating the irradiance distribution inside agrivoltaic greenhouses taking into account the transmission characteristics of the greenhouse’s cover material. Simulations are based on satellite-derived irradiance data and are performed with high spatial and temporal resolution. The model is tested by reproducing the agrivoltaic greenhouse experiment of a previous study and comparing the simulated irradiance to the experimentally measured data. The coordinates of the sensor positions in the presented application are optimized based on one day of raw data of minutely measured irradiance from the experimental study. These coordinates are then used to perform simulations over an extended timeframe of several months to take into account the seasonal changes throughout a crop cycle. The average deviation between the simulations and the experimental measurements in terms of radiation reduction is determined as 2.88 percentage points for the entire crop cycle
| Item URL in elib: | https://elib.dlr.de/213171/ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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| Document Type: | Article | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Title: | A Ray-Tracing-Based Irradiance Model for Agrivoltaic Greenhouses: Development and Application | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Authors: |
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| Date: | 7 March 2025 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Journal or Publication Title: | Agronomy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Refereed publication: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Gold Open Access: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In SCOPUS: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| In ISI Web of Science: | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Volume: | 15 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DOI: | 10.3390/agronomy15030665 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Editors: |
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| Publisher: | Multidisciplinary Digital Publishing Institute (MDPI) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Series Name: | Special Issue Integration of Agriculture and Solar Energy Production: Advances and Challenges in Agrivoltaic Systems | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| ISSN: | 2073-4395 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Status: | Published | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Keywords: | agrivoltaic; sustainable agriculture; photovoltaic greenhouses; integrated photovoltaic; irradiance modeling; ray tracing | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Research field: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program: | Materials and Technologies for the Energy Transition | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| HGF - Program Themes: | High-Temperature Thermal Technologies | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research area: | Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Program: | E SW - Solar and Wind Energy | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| DLR - Research theme (Project): | E - Condition Monitoring | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Location: | Köln-Porz | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Institutes and Institutions: | Institute of Solar Research > Qualification | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited By: | Kujawa, Anna | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Deposited On: | 02 Jun 2025 08:06 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Last Modified: | 02 Jun 2025 08:06 |
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