Authors

Abstract

This paper presents the experimental development and evaluation of an autonomous photovoltaic-powered aquaculture system designed for small-scale fish farming in isolated areas. The system integrates renewable energy generation, automated control, and real-time monitoring to ensure energy self-sufficiency and environmental sustainability. The experimental setup, consisting of a 6 kWp photovoltaic array (15 panels of 400 W each), a 24-unit 24 V battery bank, and a diesel generator for emergency backup, was tested at INMA Bucharest over a two-year period. The installation supplies power to essential aquaculture subsystems, including water recirculation, aeration, automatic feeding, lighting, and surveillance. Experimental data showed that the photovoltaic system fully met the average daily energy demand of 3.35 kWh, with hourly peaks of approximately 255 W, maintaining functionality even during winter periods with low solar radiation (0.8–1.0 PSH/day). The hybrid configuration ensured up to 48 hours of energy autonomy and reliable operation under variable climatic conditions. Fish farming under a polyculture regime was also tested, representing an integrated biological mechanism for self-cleaning that enhances the overall sustainability of the aquaculture system. Results demonstrate that autonomous hybrid systems represent a viable solution for sustainable aquaculture, improving energy efficiency, reducing environmental impact, and supporting the viability of small-scale fish farms in remote regions.

Abstract in Romanian

Această lucrare prezintă dezvoltarea experimentală și evaluarea unui sistem acvacol autonom alimentat de energie fotovoltaică, conceput pentru piscicultura la scară mică în zone izolate. Sistemul integrează generarea de energie regenerabilă, controlul automatizat și monitorizarea în timp real pentru a asigura autosuficiența energetică și sustenabilitatea mediului. Configurația experimentală, constând dintr-un câmp fotovoltaic de 6 kWp (15 panouri de câte 400 W fiecare), un banc de baterii de 24 de unități de 24 V și un generator diesel pentru backup de urgență, a fost testată la INMA București pe o perioadă de doi ani. Instalația furnizează energie subsistemelor esențiale de acvacultură, inclusiv recircularea apei, aerarea, hrănirea automată, iluminatul și supravegherea. Datele experimentale au arătat că sistemul fotovoltaic a satisfăcut integral cererea medie zilnică de energie de 3,35 kWh, cu vârfuri orare de aproximativ 255 W, menținând funcționalitatea chiar și în perioadele de iarnă cu radiații solare scăzute (0,8–1,0 OSP/zi - Ore Standard de Soare). Configurația hibridă a asigurat o autonomie energetică de până la 48 de ore și o funcționare fiabilă în condiții climatice variabile. A fost testată și piscicultura în regim de policultură, aceasta reprezentând un mecanism biologic integrat de auto-curățare ce sporește sustenabilitatea generală a sistemului de acvacultură. Rezultatele au arătat că sistemele hibride autonome reprezintă o soluție viabilă pentru acvacultura durabilă, îmbunătățind eficiența energetică, reducând impactul asupra mediului și sprijinind viabilitatea fermelor piscicole la scară mică în regiunile îndepărtate.