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Äcker statt Wüsten

Schafe grasen entspannt unter Solaranlagen im US-Bundesstaat Oregon. Foto: Mark Floyd/Oregon State University

Solaranlagen produzieren Dank besserer Umweltbedingungen über landwirtschaftlichen Flächen mehr Energie als in der Wüste. Laut der Universität von Oregon könnte Agro-Photovoltaik auf einem Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche den Weltenergiebedarf decken.

Vorteil Agro-Photovoltaik: Solarstromanlagen über landwirtschaftlicher Fläche sind im Betrieb produktiver als in allen anderen Landschaftsformen und Naturräumen, auch als in einstrahlungsreichen Wüsten. Das schreiben Wissenschaftler der Oregon State University (OSU)  in einem Beitrag für das Fachmagazin Scientific Reports.

Die Forscher haben untersucht, wie sich Umwelteinflüsse auf die Performance von PV-Anlagen auswirken. Demnach schnitt Agrarland am besten ab, vor Grasland und Feuchtgebieten. Die für die Installation weltweit am meisten präferierten Trockengebiete landeten in dem Ranking nur auf Rang fünf.

Laut der Wissenschaftler komme das Ergebnis nicht von ungefähr. Der Mensch baue nach Jahrtausenden der Erfahrung Nahrungsmittel an den besten und produktivsten Standorte an. Die dortigen Bedingungen hinsichtlich Sonne, Temperatur und Niederschlägen seien auch für die Ernte der Solarenergie optimal.

"Solarmodule sind empfindlich", sagt Chad Higgins, Professor am OSU College of Agricultural Sciences und Autor der Studie. "Ihre Effizienz sinkt, je heißer sie werden."

Für ihre Studie analysierten die OSU-Forscher Daten, die von Tesla gesammelt wurden. Der Elektromobilitäts-Konzern hat in Oregon fünf große, netzgekoppelte Freiflächen-Solaranlagen auf landwirtschaftlichen Flächen installiert.

Diese koppelten sie mit eigen ermittelten Daten. Dazu installierten die Forscher an einer der Anlagen in der Nähe des Universitäts-Campus Messstationen zur Erfassung des Mikroklimas. Dazu zählten die mittlere Lufttemperatur, die relative Luftfeuchtigkeit, die Windgeschwindigkeit, die Windrichtung, die Bodenfeuchtigkeit und die  Sonneneinstrahlung.

Basierend auf diesen Ergebnissen entwickelten die Wissenschaftler ein Modell für die photovoltaische Effizienz als Funktion von Lufttemperatur, Windgeschwindigkeit und relativer Luftfeuchtigkeit.

"Wir haben festgestellt, dass sich die Effizienz erhöht, wenn es draußen kühl ist", sagt Higgins. Dagegen verschlechterte sich der Wirkungsgrad bei Windstille. Etwas Wind war dagegen positiv. Auch steigende Luftfeuchtigkeit wirkte sich negativ auf die Performance aus. „Bei den Solarmodulen  ist es wie mit den Menschen und dem Wetter. Sie sind glücklicher, wenn es kühl ist, trocken und eine Brise weht."

Mit Hilfe von Satellitenkarten übertrugen die Wissenschaftler ihr Modell auf den Globus. Sie wandten es auf verschiedene Formen der Landbedeckung an, darunter Ackerland, Mischwald, Stadt und Savanne. Daraus ergab sich - bezogen auf die solare Produktivität - eine Klassifizierung. Das produktivste Land war Ackerfläche, die am wenigsten produktive Schnee- und Eisflächen.

Anhand dieses Modells kombinierten sie die Ertragsaussichten an den besten Standorten mit dem globalen Energiebedarf. Demnach würde die Agro-Photovoltaik auf einem Prozent der landwirtschaftlichen Nutzfläche der Erde den globalen Energiebedarf decken.
 
Die Wissenschaftler hatten bereits in der Vergangenheit Studien veröffentlicht, die zeigen, dass Solarmodule die landwirtschaftliche Produktivität auf trockenen und unbewässertem Ackerland verbessern. Auch auf Weiden und anderen Agrarflächen könne der landwirtschaftliche Ertrag steigen.

19.8.2019 | Quelle: Oregon State University - pre | solarserver.de © EEM Energy & Environment Media GmbH

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