Studie: Solarenergie und Landwirtschaft können nebeneinander existieren

In einer kürzlich in der Fachzeitschrift Solar RRL veröffentlichten Studie haben Wissenschaftler des Fachbereichs Physik der Universität Swansea die Wirkung halbtransparenter PV-Materialien untersucht, die über Nutzpflanzen angebracht wurden - eine beispielhafte Anwendung der Agrivoltaik (Solarpaneele in Kombination mit landwirtschaftlichen Einrichtungen).

Im Rahmen dieser Arbeit hat das Team ein innovatives Freeware-Tool entwickelt, das die Lichtdurchlässigkeit, Absorption und Stromerzeugung verschiedener PV-Materialien fast überall auf der Welt anhand geografischer, physikalischer und elektrischer Messungen vorhersagt.

Austin Kay, Hauptautor der Studie und Doktorand an der Swansea University, sagte: „Diese Technologie, die es uns ermöglicht, viele Arten von PV-Materialien zu vergleichen, könnte uns dabei helfen, ein Gleichgewicht zwischen der Nahrungsmittelproduktion und der Erzeugung erneuerbarer Energien zu finden.“

Ein Schlüsselfaktor für die Optimierung der Agro-Photovoltaik ist die Auswahl des geeigneten PV-Materials, was ein Verständnis dafür voraussetzt, wie das Material die verschiedenen Wellenlängen (Farben) des Lichts absorbiert, sowie seine Bandlücke. Eine breitere Bandlücke bedeutet, dass das Material Licht mit höherer Energie und kürzerer Wellenlänge (blau) absorbieren kann, während eine schmalere Bandlücke die Absorption von Licht mit niedrigerer Energie und längerer Wellenlänge (rot) ermöglicht.

Durch die sorgfältige Auswahl von PV-Materialien mit spezifischen Bandlücken und Absorptionseigenschaften können die Forscher die „Farbe“ des Lichts, das durch die halbtransparenten PV-Anlagen auf die Pflanzen trifft, die hauptsächlich rotes und blaues Licht absorbieren, um Photosynthese zu betreiben, und grünes Licht reflektieren, genau abstimmen.

Der Projektleiter, Associate Professor Ardalan Armin, sagte: „Durch die Optimierung der Kombination von Sonnenkollektoren und Landwirtschaft hat die Agrivoltaik das Potenzial, erheblich zur Dekarbonisierung des Agrarsektors beizutragen. Dieser Ansatz erzeugt nicht nur saubere Energie, sondern verbessert auch die Ernährungssicherheit“.

Solarmodule oder Photovoltaikanlagen können auf verschiedene Weise in der Landwirtschaft eingesetzt werden, um lokal erzeugten Strom mit minimalen Auswirkungen auf die Produktion eines Betriebs zu liefern. Sie können auf den Dächern von Gewächshäusern oder Polytunneln angebracht werden und auch als Unterstand für das Vieh genutzt werden. Im Gegenzug kann das Vieh die Wartungskosten senken, indem es die Vegetation um die Paneele herum frisst. Allerdings muss die Art des Viehs sorgfältig ausgewählt werden, da einige Tierarten, wie Ziegen, auf die PV-Anlagen springen und irreversible Schäden verursachen können.