Im Schatten gemacht: Das Versprechen der Landwirtschaft mit Sonnenkollektoren

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Jack’s Solar Garden in Longmont, Colorado, ein 1,2-Megawatt-Solarpark auf einer Fläche von 2 Hektar, ist das größte Agrivoltaik-Forschungsprojekt in den Vereinigten Staaten.

Werner Slocum/NREL, 64436

Präsident Biden hat sich zum Ziel gesetzt, die Treibhausgasbelastung in den USA bis 2030 um mindestens die Hälfte (gegenüber dem Niveau von 2005) zu reduzieren und bis 2035 Netto-Null-Emissionen im Stromsektor zu erreichen. Wenn das Land diese Ziele erreichen soll, wird es Solarenergie tun eine große Rolle spielen müssen.

Und laut der neuesten des US-Energieministeriums Solare Zukunftsstudie, könnte uns die Solarenergie bis Mitte des nächsten Jahrzehnts bis zu 40 Prozent unseres Stroms liefern. Aber dieses hoffnungsvolle Szenario wirft ein Rätsel auf. Eine Skalierung der Solarenergie in diesem Ausmaß würde Folgendes erfordern: a viel von Photovoltaikmodulen – die wiederum a aufnehmen könnten viel vom Land. Wie installieren wir sie, ohne den physischen Charakter und die Funktionalität unserer Landschaften grundlegend zu verändern? Skalierung muss bedeuten, dazu beizutragen Energieausbreitung?

Vielleicht nicht.

Vor kurzem das Feld der Agrivoltaik ist entstanden, um Möglichkeiten zu erkunden, Solaranlagen in Ackerland zu integrieren, ohne die Ackerfläche dieses Ackerlandes zu opfern, wodurch Landbesitzer effektiv Pflanzen anbauen und gleichzeitig harmonisch saubere Energie erzeugen können. Untersuchungen zeigen, dass der Anbau von Pflanzen unter Photovoltaik-Displays tatsächlich eine Reihe von landwirtschaftlichen und ökologischen Vorteilen bringen kann. Dank der Beschattung durch die Paneele kann beispielsweise der Boden beschattet werden mehr Wasser zurückhalten, was bedeutet, dass es weniger Bewässerung benötigt. Paneele können auch dazu beitragen, die Pflanzen vor Hagelstürmen, starken Winden und starker Kälte und Hitze zu schützen weniger anfällig zu extremen Wetterereignissen. Es gibt sogar Hinweise darauf, dass bestimmte Pflanzen tatsächlich besser, stärker und länger wachsen unter der schützenden Abdeckung von Solarmodulen, als dies sonst der Fall wäre, insbesondere in heißeren, trockeneren Anbauumgebungen. Da die bereits heißen und sonnigen Teile der Welt noch heißer und sonniger werden, sind die Auswirkungen enorm – für das Klima, für die Ernte und für die Landwirte selbst.

Das Jahreseinkommen eines Landwirts kann unvorhersehbar sein. Aber durch die Verpachtung ihres Landes an Solarentwickler können Landwirte in guten Jahren zusätzliches Geld in die Tasche stecken und sich in schlechten Jahren ein dringend benötigtes Maß an wirtschaftlicher Sicherheit verschaffen. Während die Nachfrage nach erneuerbarer Energie weiter in die Höhe schnellt, haben Solarentwickler einen ebenso starken Anreiz, so viele Hektar weit offenes, sonnenverwöhntes Ackerland oder Weideland zu suchen, wie Landbesitzer bereit sind, an sie zu vermieten – einschließlich Hektar, die dies könnten nicht mehr für den Anbau von Pflanzen verwendet werden. Dies ist im Wesentlichen das Problem, das die Agrivoltaik angehen soll.

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Byron Kominek von Jack’s Solar Garden bereitet sich auf die bahnbrechende Veranstaltung der Farm vor, bei der Besucher die Farm besichtigten, etwas über Agrivoltaik lernten und an verschiedenen landwirtschaftlichen Aktivitäten teilnahmen.

Werner Slocum/NREL, 64441

Agrivoltaik in Aktion

Als Byron Kominek sich zum ersten Mal an Beamte in Boulder County, Colorado, wandte, um 2018 eine Photovoltaikanlage auf seiner kleinen Familienfarm zu errichten, war er überrascht, als sie sich seiner Bitte zunächst widersetzten. Der Landkreis hat aggressiv verfolgt saubere Energieund die Stadt Boulder hat sich sogar dazu verpflichtet 100 Prozent seines Stroms aus erneuerbaren Quellen bis 2030. Dennoch, sagt Kominek, bedeutete ihre „Umweltschutzmentalität“, dass „sie versuchten, so viel Ackerland und Freiflächen wie möglich zu erhalten, weil sie nicht wollten, dass alles in Einkaufszentren verwandelt wird“.

So fortschrittlich sie auch gewesen sein mögen, die mit der Solarenergie verbundenen infrastrukturellen Anforderungen sahen die Beamten als unvereinbar mit der Wahrung der Integrität landwirtschaftlicher Flächen an. Aber die Dinge änderten sich, als Boulder County seine Prognosen für saubere Energie genauer analysierte. „Sie summierten die gesamte Energie, die eine Solaranlage auf dem Dach produzieren würde, und stellten fest, dass sie nicht einmal annähernd die gesamte Energie liefern würde, die der Landkreis verbraucht“, sagt Kominek.

Nachdem er endlich grünes Licht für die Installation von Solaranlagen erhalten hatte, war Kominek damit beschäftigt, das richtige Gleichgewicht zwischen Solarmodulen und Bepflanzung zu finden, als er zum ersten Mal von einem Freund eines Freundes, der bei der arbeitete, von Agrivoltaik hörte Nationales Labor für erneuerbare Energien im nahe gelegenen Golden. Er war sofort von der Idee angezogen. Jetzt, drei Jahre später, Jacks Solargarten– benannt nach Komineks Großvater, der das Land zuerst besaß und bewirtschaftete – beherbergt mehr als 3.200 Photovoltaikmodule auf etwa einem Sechstel der 24 Hektar der Farm, die 1,2 Megawatt Strom liefern, genug, um fast 300 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Aber noch beeindruckender ist, was passiert unter diese Tafeln. In der Vegetationsperiode 2021 sein erster, Jack’s Solar Garden produziert mehr als 8.600 Pfund Bio-Gemüse, die alle unter der kühlen, halbschattigen „Markise“ der Photovoltaik wuchsen. Zum jetzigen Zeitpunkt ist das Unternehmen von Kominek das größte kommerziell aktive Agrivoltaik-Projekt des Landes. Der Solargarten fungiert zu gleichen Teilen als Gemeinschaftsbauernhof, Bildungszentrum und Labor: ein Ort, an dem Experimente durchgeführt, Effekte beobachtet und die Daten aufgezeichnet werden können … kurz bevor sie mit einem Spritzer Knoblauch sautiert werden. infundiertem Olivenöl und eifrig verschlungen. (Lebensmittel, die unter Komineks Tafeln angebaut werden, werden geerntet und an die Gemeinde verteilt von Sprout City Farmeneine in Denver ansässige gemeinnützige Organisation, die die Widerstandsfähigkeit von Ernährungssystemen und eine nachhaltige städtische Landwirtschaft fördert.)

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Sonnenkollektoren auf einem landwirtschaftlichen Betrieb in Tokorozawa, Japan

Der Yomiuri Shimbun über AP Images

Solar blüht

Agrivoltaik, auch als „Dual-Use-Solar“ bezeichnet, ist bereits in vielen Bereichen bekannt europäisch und asiatische Länder, vor allem Japan, wo fast 2.000 Agrivoltaik-Anlagen derzeit mehr als 200 Megawatt Strom erzeugen – genug, um mehr als 32.000 Haushalte mit Strom zu versorgen – und mehr als 120 Arten von Feldfrüchten abdecken. In diesem dicht besiedelten Land, in dem Ackerland relativ knapp ist, ist Dual-Use-Solar schnell ausbreitend B. Landwirte, Befürworter sauberer Energie und Beamte mehr über ihre Vorteile erfahren.

Auch hier in den USA geht die Agrivoltaik voran, wenn auch langsamer. Ethan Winter, der Nordost-Solarspezialist für die American Farmland Trust, das sich für den Schutz landwirtschaftlicher Flächen und Lebensgrundlagen durch nachhaltige landwirtschaftliche Praktiken einsetzt, ist optimistisch, was die Aussichten von Dual-Use-Solarenergie angeht. „Es hat das Potenzial, Landwirte in der Landwirtschaft zu halten oder sogar neue Landwirte anzulocken“, sagt er, „und eine Landbasis zu stabilisieren, die andernfalls dauerhafteren Formen der Entwicklung zugeführt werden könnte.“

Winter fügt hinzu, dass Landeigentümer durch eine leichte Optimierung der „Crops-under-Panels“-Formel auch lernen, wie sie von anderen Ökosystemleistungen der Agrivoltaik profitieren könnten. Einführung bestäuberfreundlicher Pflanzenkönnen zum Beispiel Lebensraum für Nützlinge wie Bienen und Schmetterlinge schaffen. Anpflanzung einheimischer Vegetation können die Bodengesundheit verbessern, indem sie die Erosion verringern. „Wenn es richtig gemacht wird, könnte es tatsächlich ein Weg sein bauen Böden“, sagt Winter. “Es gibt einen interessanten regenerativen Blickwinkel.”

Faszinierenderweise zeigt die Forschung, dass die Vorteile der Agrivoltaik in beide Richtungen gehen – dass das Anbringen von Pflanzen unter Solarmodulen tatsächlich die Leistung der Module und nicht nur der Pflanzen verbessern kann. Da extreme Hitze die Effizienz von Photovoltaikzellen negativ beeinflusst, erzeugen sie tendenziell mehr Energie, wenn der Raum um sie herum kühler ist. Eine üppige Vegetation unter den Paneelen führt zu einer Erhöhung der Bodenbeschattung und -feuchtigkeit, was wiederum zu kühleren Photovoltaikzellen und höheren Energieerträgen führt. Eine aktuelle Studie fanden heraus, dass Paneele mit Vegetation darunter 10 Prozent mehr Energie erzeugten als solche, die über Kies platziert wurden.

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Bohnenernte in Jack’s Solar Garden, einer der vielen Arten von Produkten, die von Sprout City Farms vertrieben werden, einer in Denver ansässigen gemeinnützigen Organisation, die die Widerstandsfähigkeit von Nahrungsmittelsystemen und eine nachhaltige städtische Landwirtschaft fördert

Werner Slocum/NREL, 65605

Achten Sie auf Ihr Ökosystem

Kominek und Winter weisen schnell darauf hin, dass die Agrivoltaik keine Wunderwaffe ist. Seine Vorteile sind zwar real, aber regional- und anlagenspezifisch. Es funktioniert nicht überall, bei jeder Art von Vegetation. „Man muss darüber nachdenken, was man anbaut und wie die Lichtanforderungen sind“, sagt Winter. „Erdbeeren sind anders als Mais, das ist anders als Heu, das anders ist als Grünkohl.“ Und Kominek – dessen Erfahrung ihn dazu inspirierte, eine gemeinnützige Organisation zu gründen, die sich der Forschung und Bildung rund um Dual-Use-Solarenergie widmet, the Colorado Agrivoltaic Learning Center– betont, dass das Klima des jeweiligen Ackerlandes ein großer Faktor ist. „Wahrscheinlich werden in Maine nicht die gleichen Dinge passieren wie in Tennessee, und in Tennessee werden nicht die gleichen Dinge passieren wie in New Mexico“, sagt er.

Sie betonen auch die Notwendigkeit von Anreizen und Marktmechanismen, die auf Landwirte ausgerichtet sind, die Dual-Use betreiben wollen. Winter stellt fest, dass das US-Energie- und das Landwirtschaftsministerium kürzlich erhebliche Investitionen in die Agrivoltaik-Forschung getätigt haben, was er als vielversprechendes Zeichen dafür ansieht, dass eine Art groß angelegter Bundeshilfe auf dem Weg sein könnte. Unter Berufung auf die vielen verschiedenen Energy Department–gesponsert Darlehensprogramme, stellt er sich eine Reihe von Kriterien vor, die – wenn sie von Landbesitzern erfüllt werden – sie für eine bevorzugte Finanzierung von Dual-Use-Projekten qualifizieren würden, wodurch die erheblichen Eintrittsbarrieren im Voraus verringert würden. „Das wäre ein ganz klares Signal an die Privatwirtschaft, dass wir unsere Kosten und unser Kapital senken können.“

In der Zwischenzeit kann es kleinen, unabhängigen Landwirten wie Kominek zufallen, das Wort weiter zu verbreiten und den Machbarkeitsnachweis zu erbringen. „Ich denke, es ist immer besser zu versuchen, etwas mehr als nur das Standardmäßige zu tun – zu versuchen, das zu tun, was nicht nur für meine Familie, sondern auch für die Gemeinschaft besser ist“, sagt er. Sein Hof ist ein leuchtendes Beispiel.


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