Einige innovative Ideen scheinen über Nacht aufzutauchen, während andere langsamer ansetzen und darauf warten, dass die richtigen Bedingungen gedeihen.
Agrovoltaik ist ein System, in dem Sonnenkollektoren und Nahrungspflanzen auf demselben Land koexistieren, und gehört zur letzteren Kategorie.
Die Gründer des Fraunhofer-Instituts für Solare Energiesysteme, Adolf Goetzberger und Armin Zastrow, haben dieses Konzept bereits 1981 eingeführt.
Zu dieser Zeit war die photovoltaische Stromerzeugung teuer und Computer waren selten, deshalb untersuchten sie die Gleichungen des Dual-Use-Systems auf dem programmierbaren Taschenrechner und veröffentlichten eine Zeitung mit dem Titel Kartoffeln unterm Panel. .
Adolf Gotsberg wies später darauf hin, dass dies ein sehr einfacher Grund ist, dies zu akzeptieren, weil die Kartoffel unter einem kleinen Schatten besser wächst.
Fünfunddreißig Jahre später scheint sich die Welt auf ihre Ideen vorbereitet zu haben.
Seit 2010 ist der Preis für Solarmodule um mehr als 50% gesunken, und viele Landwirte haben es profitabler gefunden, Pflanzen unter riesigen Solaranlagen anzubauen.
Für jeden Landwirt ist diese Verlagerung von wirtschaftlicher Bedeutung, hat jedoch nach und nach ein Spiel etabliert, das die globale Ernährungssicherheit untergraben könnte.
Agrovoltatik ist ein Ausweg aus der Krise, wenn sie die Gier der Welt nach Nahrung und Energie befriedigen kann. Es gibt eine Schlüsselfrage: Können Landwirte die gleiche Nahrungsmittelproduktion unter Sonnenkollektoren bekommen?
Mehr und mehr Forschung zeigt, dass sie es können.
Zu viele Schatten können die Feldfrüchte beschädigen, zu wenig kann die Stromerzeugung beeinträchtigen Der richtige Abstand zwischen den Solarpanels und die Neigung des Arrays sind der Schlüssel zur richtigen Kombination von Elektrizität und Pflanzenproduktion.
Im Jahr 2010 gründeten Christian Dupraz und seine Kollegen vom französischen Institut für Landwirtschaft die erste landwirtschaftliche Forschungsfarm in der Nähe von Montpellier.
Sie pflanzten zwei Feldfrüchte unter viel Sonnenlicht, während die anderen Feldfrüchte Standard-Fotovoltaikanlagen verwendeten, die die meiste Elektrizität produzierten.Die dritte Feldfrucht wuchs unter einer halbdichten Anordnung, die mehr Licht ermöglichte. Durch Sonnenkollektoren.
Am Ende der drei Vegetationsperioden haben Kulturen, die unter voll verdichteten Platten gezüchtet wurden, fast 50% ihrer Produktivität verloren. Das ist nicht besonders überraschend. Es ist erwähnenswert, dass Pflanzen unter halbdichten Platten und Pflanzen unter vollem Sonnenlicht stehen So produktiv, noch mehr.
Die Forscherin Hélène Marrou erklärte, dass Salat durch die Vergrößerung der Blätter an zu wenig Licht angepasst wird, und schrieb 2013 in einer Studie, dass in einer wärmenden Welt die Wasserversorgung knapp wird und Schattenpflanzen unter Sonnenkollektoren reduziert werden können. Wasserbedarf.
"Wir haben in diesem Experiment gezeigt, dass die Verwendung von PVP (photovoltaisches Stromerzeugungssystem) zur Bewässerung von Gemüsepflanzen 14% bis 29% verdunstetes Wasser einsparen kann, abhängig von der Höhe des erzeugten Schattens und der Anpflanzung der Pflanzen.
Basierend auf den Ergebnissen der französischen Studie begann der deutsche Forscher Adolf Goetzberger vom Fraunhofer-Institut offiziell, die Machbarkeit von landwirtschaftlichen Großbetrieben zu diskutieren.
Auf einem Drittel des Ackerlandes in der Nähe des Bodensees in Deutschland wurden 720 doppelseitige Solarpaneele installiert, die Licht von oben und unten aufnehmen können.
In Frankreich sind ihre Paneelinstallationen hoch über dem Boden, so dass ein Großteil des Tageslichts die Pflanzen erreichen und die großen landwirtschaftlichen Geräte abtransportieren kann.
Im September 2016 haben die Forscher die Solar-Pilotanlage an das Netz angeschlossen und Winterweizen, Sellerie, Kartoffeln und Klee unter das Array gepflanzt: Nach dem ersten Jahr war die Gesamtproduktion von Nahrung und Strom besser als die alle zwei Quadratmeter geerntete Nahrung und Strom. 60% höher.
Im Vergleich zu Klee, der in der Sonne wächst, ist Klee am besten, die Produktivität ist nur um ca. 5% niedriger Im Vergleich zu der Testfläche ohne Sonnenkollektoren wird der Ertrag von Kartoffeln, Weizen und Sellerie um ca. 19% reduziert.
Benedikt Klotz, studentische Hilfskraft am Fraunhofer-Institut, erklärte: "Die gesamte Stromerzeugung liegt weit über den landwirtschaftlichen Verlusten."
Diese Platten liefern genug Energie, um 62 Häuser pro Jahr mit Strom zu versorgen.Klotz sagte, dass das Ziel darin besteht, dieses Ziel in der Zukunft zu verbessern.Die Pilotstudie ist für drei Jahre geplant.
"Letztendlich hoffen wir, die APV (Agrophotovoltaik) in die industrielle Vorbereitungsstufe für den Großbau zu führen."
Nehmen wir an, dass der gesamte in den USA angebaute Salat in eine landwirtschaftliche PV-Anlage umgewandelt wird, die die installierte Gesamtkapazität des Landes verdoppeln könnte.
Wie groß ist das? Dies ist ein Problem, das durch einige aktuelle Modellforschung gelöst wurde.
Joshua Pearce, ein Ingenieur der Technischen Universität von Michigan, fragte sich zum Beispiel, was passieren würde, wenn auf einer Traubenfarm in Indien ein Solarmodul installiert würde.
Unter Berücksichtigung der Schattierungstoleranz der Trauben, er und seine Kollegen erstellt ein Computermodell der technischen Wirtschaft, Zahlen einfügen und feststellen, dass der wirtschaftliche Wert der indischen Traubenfarmen mehr als 15 Mal im Vergleich zu traditionellen Landwirtschaft erhöht werden kann, und die Traubenerträge sind nicht gesunken. Dieser doppelte Nutzen tritt in Indien auf, so dass die Energieerzeugung ausreicht, um 15 Millionen Menschen zu versorgen.
Pearce und Kollegen untersuchten auch den Salatanbau in den Vereinigten Staaten.Man nimmt an, dass, wenn die gesamte Salatproduktion in den Vereinigten Staaten in ein landwirtschaftliches System umgewandelt wird, die photovoltaische Stromerzeugung um 40 bis 70 Gigawatt erhöht werden könnte.
Aus dieser Perspektive ist diese Zahl fast doppelt so hoch wie die installierte Leistung der gesamten Photovoltaik-Stromerzeugung in den USA Ende 2017.