Foto: Oregon State University

Agrophotovoltaik

Ein Prozent der Ackerflächen decken Strombedarf der Welt

Der Bau von Solaranlagen auf einem Prozent der weltweiten landwirtschaftlichen Nutzfläche reicht aus, um den globalen Strombedarf zu decken. Das funktioniert aber nur mit der Kombination von Photovoltaik und Landwirtschaft.

Wenn nur ein Prozent der landwirtschaftlich genutzten Flächen weltweit zusätzlich mit Solaranlagen ausgestattet wird, könnte damit der gesamte Strombedarf der Welt gedeckt werden. Das ist das Ergebnis einer Studie von Forschern der Oregon State University. „Unsere Ergebnisse zeigen, dass es ein riesiges Potenzial für die Kombination aus Solaranlagen und Landwirtschaft gibt, um ausreichend Energie bereitzustellenw”, betont Chad Higgins, Professor am College für Agrarwissenschaften der Oregon State University (OSU) und federführender Autor der Studie.

Effizienzmodell entwickelt

Higgins verweist auf die bisherige Praxis in den USA, Solaranlagen vor allem in Wüstenregionen zu errichten, wo sie weit ab vom Verbrauch Strom produzieren. „Solarmodule sind aber empfindlich”, sat er. „Ihre Effizienz sinkt, je heißer die Paneele werden. Das karge Wüstenland ist aber heißer. So ist die Stromproduktion geringer als sie eigentlich pro Hektar sein könnte.” Das ändert sich durch die Agrophotovoltaik.

Die Forscher haben die von Tesla gesammelten Ertragsdaten von fünf großen Solarparks in Oregon ausgewertet. Danach synchronisierten sie diese Daten mit Informationen über das Mikroklima in der Solaranlage. Diese Informationen über die durchschnittliche Lufttemperatur, die Luftfeuchtigkeit, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Bodenfeuchtigkeit und die Sonneneinstahlung lieferten eine eigens dafür installierte Sensorik.

„Solarmodule sind wie Menschen”

Aus diesen Werten hat Elnaz Hassanpour Adeh, Doktorand an der OSU und Mitautor der Studie, ein Modell für die Effizienz der Solarmodule in Abhängigkeit von der Lufttemperatur, der Windgeschwindigkeit und der relativen Luftfeuchtigkeit entwickelt. „Wir haben festgestellt, dass wenn es draußen kühl ist, die Effizienz besser wird. Wenn es heißer wird, ist die Effizienz schlechter”, fasst er die Ergebnisse zusammen. Auch der Wind hatte eine kühlende Wirkung auf die Module. Feuchtigkeit hingegen wirkt sich effizienzmindernd aus, wie Adeh erklärt. „Solarmodule sind genau wie Menschen und das Wetter, sie sind glücklicher, wenn es kühl und luftig und trocken ist”, bringt er es auf den Punkt.

Mit der Flächennutzung abgeglichen

Adeh legte sein Modell über globale Karten über die Nutzung von Landflächen, die mithilfe von Satellitenbildern angefertigt wurden. Diese Karten zeigen an, wo das Land für den Ackerbau, für die Viehzucht oder für die Forstwirtschaft genutzt werden. Sie zeigen auch die Wohnflächen und die für die Landwirtschaft nicht nutzbaren Flächen an. Insgesamt sind die Flächen auf den Karten in 17 Nutzungsklassen eingeteilt. Adeh hat anhand seines Modells die Flächen in verschiedenen Kategorien eingeteilt, wie sie für die Solarenergie nutzbar sind. Die besten Flächen sind das Ackerland und die schlechtesten sind vor allem Schnee- und Eisflächen. Kriterium war dabei die Produktivität von Solarmodulen auf diesen Flächen.

Pflanzen kühlen Module

Im Anschluss daran haben Adeh und Higgins des Modells der Effizienz von Solarmodulen in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen und den Landnutzungskarten ausgerechnet, wie viel der Fläche gebraucht wird, um den von der Weltbank errechneten globalen Energiebedarf auf der Erde zu decken. Die beiden Forscher befeuern aber damit nicht die Landnutzungskonkurrenz zwischen Landwirtschaft und Photovoltaik. Sie verweisen vielmehr auf Studien, die sie schon vorher angefertigt haben und die sich mit den Vorteilen der kombinierten Nutzung für die Landwirtschaft und für die Photovoltaik beschäftigt haben. Sie haben schon längst nachgewiesen, dass Solarmodule auf trockenem, unbewässertem Ackerland effizienter sind. Gleichzeitig deuten die Ergebnisse ihrer Forschung darauf hin, dass der Bau von Solaranlagen auf Weiden oder landwirtschaftlichen Feldern die Ernteerträge steigern können.

Wie eine kombinierte Nutzung von Land für die Landwirtschaft und für die Stromproduktion aussehen kann, lesen Sie hier. Zudem hat Sunfarming eine Variante entwickelt, wie Gartenbau und Photovoltaik gemeinsam funktionieren.

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