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Agrivoltaik: Wie Solarenergie zu einer besseren landwirtschaftlichen Produktion beitragen kann

Publiziert: 26. August, 2021
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Auch eine neue Art der Anwendung der Technologie ist im Entstehen begriffen: transparente Sonnenkollektoren für Gewächshäuser. Hier sind zwei Pionierprojekte, die die Ernteerträge steigern und gleichzeitig sauberen Strom erzeugen:

Die Nutzung der Sonnenenergie ist zu einem der wichtigsten Instrumente für den Übergang zu einer nachhaltigeren Energiezukunft geworden. Der Ausbau der Kapazitäten birgt jedoch zwei potenzielle Risiken: Großflächige Solarparks benötigen riesige Flächen und können die natürliche Flora der Erde beeinträchtigen.

In den letzten Jahren hat die fortschreitende Forschung über die ökologischen Auswirkungen der Photovoltaik jedoch eine neue PV-Nische geschaffen, die das Potenzial hat, beide Probleme zu lösen. Die so genannte Agri-Photovoltaik entwickelt sich zu einer Methode, mit der erneuerbare Energie erzeugt und gleichzeitig die Produktion von Lebensmitteln und anderen Nutzpflanzen gefördert werden kann. Durch die Untersuchung der Flora und Fauna eines bestimmten Standorts können strategisch platzierte Sonnenkollektoren einen Teil des Schattens spenden, der die zunehmend trockenen Gebiete vor Dürren schützt, indem er die Verdunstung reduziert.

Transparente Solarpaneele für Gewächshäuser entwickeln sich zu einer neuen Möglichkeit, die Ernteerträge zu steigern und gleichzeitig sauberen Strom zu erzeugen.

Während sich diese neue Methode immer weiter ausbreitet und die weltweit installierte Leistung in den letzten zehn Jahren von etwa 5 Megawatt auf fast 3 Gigawatt gestiegen ist, entwickelt sich auch eine neue Art der Anwendung dieser Technologie: transparente Sonnenkollektoren für Gewächshäuser.

Hier sind zwei Pionierprojekte, die die Ernteerträge steigern und gleichzeitig sauberen Strom erzeugen.

Intelligente Schatten-P(hoto)V(oltaic)s

Ein privat-öffentliches Konsortium aus der Schweiz testet transparente Solarpaneele als Ersatz für die Plastikabdeckungen, die beim Anbau von Erdbeeren und Himbeeren verwendet werden. Das im Kanton Wallis (Schweiz) angesiedelte Projekt zielt darauf ab, die Photosynthese der Pflanzen im Laufe der Jahreszeiten zu optimieren und gleichzeitig die negativen Auswirkungen der großen Sommerhitze zu verringern.

  • Das Gewächshaus ist mit Solartechnologie des Schweizer Start-ups Insolight ausgestattet: spezielle transparente Konzentrator-PV-Paneele mit einem Wirkungsgrad von 30 % und der Fähigkeit, bis zu 78 % des Sonnenlichts durchzulassen. Durch die optische Mikro-Tracking-Technologie können die Module Energie erzeugen, aber auch Licht entweichen lassen, wenn es nötig ist – so entsteht ein “intelligenter” Schatten, der das Licht automatisch reguliert.
  • Durch die Ankurbelung der Photosynthese und die Unterdrückung übermäßiger Hitze zielt das Projekt darauf ab, die Erträge und die Qualität der landwirtschaftlichen Erzeugnisse zu steigern und gleichzeitig das restliche Licht in Form von Elektrizität zurückzugewinnen.
  • Die Paneele – die auf Mehrfachsolarzellen beruhen, die 0,5 % der Oberfläche bedecken – werden die schützenden Plastiktunnel an Erdbeeren und Himbeeren ersetzen und vier Jahre lang auf einer Fläche von 165 Quadratmetern getestet werden.

P(hoto)V(oltaic) Wachstumsassistent

In Westaustralien erzeugt ein Hightech-Gewächshaus mit transparentem Solarglas von ClearVue Technologies Strom und steigert gleichzeitig die Ernteerträge.

  • Das Solarglas, das eine elektrische Leistung von 30 Wattpeak pro 1 m2 erzeugt, besteht aus einer Zwischenschicht aus Nanopartikeln und einer spektralselektiven Beschichtung auf der hinteren Außenfläche, die 70 % des natürlichen Lichts durchlässt.
  • Da Pflanzen einen Teil ihrer Energie darauf verwenden, ein Epikutikalwachs zu erzeugen, das den Feuchtigkeitsverlust begrenzt und UV-Licht reflektiert, können die Sonnenkollektoren als Hilfsmittel dienen, indem sie einen Großteil des UV-Lichts zur Energieerzeugung umleiten – so können sich die Pflanzen stattdessen auf die Steigerung ihrer Erträge konzentrieren.
  • Das Gewächshaus ist außerdem mit Sensoren ausgestattet, die Echtzeitdaten wie Temperatur, Feuchtigkeit und Lichtintensität aufzeichnen. Anhand dieser Informationen wird das Klimatisierungssystem des Gewächshauses automatisch angepasst, um das Pflanzenwachstum zu optimieren.

ENGIE-AUGE

Julie Simon, Forschungsingenieurin im Future Building and City Lab und Projektleiterin von “Zero Emission Food System” im ENGIE Lab CRIGEN, erklärt die Technologie hinter den THEIA (Translucency and High Efficiency In Agrivoltaics) Solarmodulen von Insolight. “Die innovative Technologie von Insolight bietet eine besonders attraktive Leistung mit einem Wirkungsgrad von 30%, der deutlich über dem herkömmlicher Module liegt. Um dies zu erreichen, hat sich das Start-up ein System von Linsen ausgedacht, die die Sonnenstrahlen auf winzige Solarzellen konzentrieren. Diese Zellen sind wiederum an einem beweglichen Rahmen angebracht, der sich im Laufe des Tages um einige Millimeter bewegt und sich so dem Sonnenstand anpasst, um die Leistung zu maximieren.”

Sie fügt hinzu: “Entweder werden die Sonnenstrahlen auf die Photovoltaikzellen fokussiert, um eine maximale Stromproduktion zu gewährleisten, oder die Struktur wird leicht verschoben, um das Sonnenlicht direkt auf die Pflanzen zu lenken. Diese wichtige Innovation ermöglicht es, die Funktion des Systems anzupassen. Diese lichtdurchlässigen Paneele sind daher die Technologie der Wahl für die Agrivoltaik, da sie den Pflanzen den Zugang zum Licht und die Entwicklung unter optimalen Bedingungen ermöglichen.

Das Schlüsselprojekt “Zero Emission Food System” von ENGIE Research hat die THEIA-Technologie im Jahr 2020 identifiziert und führt Leistungstests in den Anlagen von Laborelec durch.

Quellen/Original/Links:
https://innovation.engie.com/en/news/interview/new-energies/agrivoltaics-how-solar-power-can-feed-better-agriculture-production/25980

Übersetzung:
https://www.deepl.com/de/translato

Forschungsingenieurin