Maximizing energy via solar‐powered smart irrigation: An approach utilizing a single‐axis solar tracking mechanism

• Published in: Irrigation and drainage Vol. 73; no. 3; pp. 829 - 845
• Main Authors: Ismail, Firas Basim, Rahmat, Muhammad Aqil Afham, Kazem, Hussein A., Al‐Obaidi, Abdulkareem Sh. Mahdi, Ridwan, Muhammad Syauqi
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Chichester Wiley Subscription Services, Inc 01.07.2024
• Subjects: Agricultural practices; automatic irrigation system; Automation; Configurations; Effectiveness; energy; Harnesses; Irrigation; Irrigation systems; Modules; Permanence; Photovoltaics; Prototypes; solar collectors; Solar energy; Solar panels; solar tracker system; Sustainable agriculture; Sustainable practices; système d'irrigation automatique; Système de suivi solaire; Tracking; viability; Water pumps; Énergie solaire
• ISSN: 1531-0353; 1531-0361
• DOI: 10.1002/ird.2937

This study presents and assesses the novelty of a cutting‐edge solar‐powered automated irrigation system that incorporates a single‐axis solar tracker. The research entails the meticulous development of a prototype, followed by comprehensive experimental scrutiny spanning 3 days, from 8:00 AM to 6:00 PM. In a unique approach, we benchmark the findings against previous research endeavours, highlighting the transformative potential of our innovative design. Our innovative system harnesses a singular‐axis solar tracking mechanism alongside moisture sensors and a water pump relay module, resulting in the creation of an autonomous irrigation system perpetually powered by solar energy. The results are noteworthy, showcasing the capability of a solar panel equipped with single‐axis tracking to significantly boost photovoltaic output power. This configuration attains a remarkable 65% increase in total output power and a substantial improvement over the modest 52%–53% performance of fixed solar panels. This substantial divergence translates to a noteworthy 12%–13% difference in efficacy, underscoring the pioneering nature of our research. The zenith of power output, ranging between 3.16 and 3.68 W, transpires from noon to 2:00 PM, further illustrating the system's viability. The integrated water pump exhibits commendable efficiency, attaining levels as high as 75%. This revelation underscores the transformative potential of automated irrigation systems endowed with single‐axis solar tracking technology, auguring amplified system performance and heralding a new era of sustainable agricultural practices. Résumé Cette étude présente et évalue la nouveauté d'un système d'irrigation automatisé à énergie solaire de pointe qui intègre un système de suivi solaire à un seul axe. La recherche implique le développement méticuleux d'un prototype, suivi d'un examen expérimental complet pendant trois jours, de 8 h à 18 h. Dans une approche unique, nous comparons les résultats à des projets de recherche antérieurs, soulignant le potentiel de transformation de notre conception innovante. Notre système innovant exploite un mécanisme de suivi solaire à un seul axe, des capteurs d'humidité et un module relais de pompe à eau, ce qui permet de créer un système d'irrigation autonome alimenté en permanence par l'énergie solaire. Les résultats sont remarquables, mettant en évidence la capacité d'un panneau solaire équipé d'un suivi à un seul axe à augmenter significativement la puissance de sortie photovoltaïque. Cette configuration atteint une augmentation remarquable de 65% de la puissance de sortie totale et une amélioration substantielle par rapport aux performances modestes de 52–53% des panneaux solaires fixes. Cette divergence substantielle se traduit par une différence notable d'efficacité de 12 à 13%, ce qui souligne le caractère pionnier de notre recherche.