Agriphotovoltaikanlagen können in Dürreperioden durch die Beschattung des Bodeuns unter den Modulen den Wasserhaushalt verbessern. Dadurch steigen mittels Abschattung durch die Solaranlage auch die landwirtschaftlichen Produktionserträge selbst in Zeiten mit wenig Niederschlag. Was bisher eine Vermutung und erste Untersuchungen nahelegen, wurde jetzt durch eine Studie der Universität Hohenheim in Stuttgart wissenschaftlich bestätigt.
Ertrag steigt
Damit wird die Kombination von Photovoltaik und Landwirtschaft immer mehr zum Teil einer Lösung, vor der die Agrarbetriebe und Bauern in vielen Regionen der Welt – auch in Deutschland und Europa – stehen: die schwindenden Mengen an Wasser. „Zwar verringert die Beschattung durch die Photovoltaikanlage die Erträge, wenn ausreichend Wasser für das Pflanzenwachstum zur Verfügung steht“, erklärt Lisa Pataczek, wissenschaftliche Mitarbeiterin an der Uni Hohenheim, die an der Untersuchung maßgeblich beteiligt war. „Bei Wasserknappheit profitieren die Pflanzen jedoch von der geringeren Verdunstung und damit einem geringeren Wasserverlust: Der Ertrag ist höher als auf den unbeschatteten Flächen“, fasst sie die Ergebnisse der Studie zusammen.
Aus Sicht der Forscher:innen macht diese stabilisierende Wirkung auf die Ernteerträge die Agriphotovoltaik zu einer vielversprechenden Technologie. Besonderes Potenzial sehen sie in den trockenheitsanfälligen Regionen der Welt. Dazu gehören unter anderem der Westen der Vereinigten Staaten, das östliche und südliche Afrika, die Arabische Halbinsel, der Nahe Osten, Indien und Australien. Vor allem in Ländern mit ausgeprägten Dürreperioden und einem massiven Bevölkerungswachstum, wie zum Beispiel in Indien, ist dies aus Sicht der Forschenden von Bedeutung. „Zudem stellt in den Randgebieten aller großen Wüsten der Welt die Photovoltaik eine Strategie zur Bekämpfung der Wüstenbildung dar“, erklärt Andreas Schweiger. Der Professor hat die Studie der Uni Hohenheim geleitet.
Lösung für künftige Dürreregionen
In Regionen mit Grundwasserknappheit könnte so die Erschöpfung dieser wichtigen Ressource verringert und gleichzeitig die CO2-Emissionen aus der Stromerzeugung reduziert werden, was wiederum dem Klimawandel entgegenwirkt. „Damit trägt die Agriphotovoltaik nicht nur dazu bei, die Auswirkungen des Klimawandels in bereits als trocken eingestuften Regionen abzuschwächen“, betont Schweiger. „Sie wird vor allem für Regionen von Bedeutung sein, die in Zukunft mit einer zunehmenden Wasserknappheit konfrontiert sein werden, wie zum Beispiel in großen Teilen der Mittelmeerregion.“
Einige Pflanzen profitieren vom Schatten
Allerdings falle das Potenzial der Ertragssteigerung je nach den klimatischen Bedingungen sehr unterschiedlich aus, sagt Schweiger. Dieses hänge stark von den Pflanzen ab, die in solchen dualen Landnutzungssystemen angebaut werden. „So tolerieren die meisten der bislang untersuchten Kulturen eine Beschattung von bis zu 15 Prozent ohne nennenswerte Ertragseinbußen“, weiß der Experte. So profitieren Beeren, Obst und Fruchtgemüse sogar von einer Beschattung, während die Erträge von Futterpflanzen, Blattgemüse, Knollen- und Hackfrüchte sowie der meisten Getreidearten darunter minimal leiden.
Forschungsbedarf weiter notwendig
Starke Ertragseinbußen hingegen gibt es beispielsweise bei Feldfrüchten, die viel Sonnen brauchen. Schweiger nennt hier Mais, Ackerbohnen, Soja und Lupinen, die selbst bei geringer Beschattung weniger Ertrag bringen. „Noch fehlt es allerdings an detailliertem, fundiertem Wissen über die Beziehungen zwischen den unterschiedlichen Formen der Agriphotovoltaik und den Reaktionen der verschiedenen Pflanzen“, weist Lisa Pataczek auf den noch großen Forschungsbedarf hin.
Systeme weiterentwickeln
Denn diese Reaktionen beschränken sich nicht nur auf die Wasserversorgung. „So beginnen viele Pflanzen im Schatten, das Wachstum des oberirdischen, photosynthetisch aktiven Blattmaterials zu erhöhen. Interessant ist dies zum Beispiel bei Salat, da dieser Teil der Pflanzen von wirtschaftlichem Interesse ist“, beschreibt sie den Zusammenhang. Weitere Forschungsergebnisse werden aber nicht nur gebraucht, um unter den gegebenen klimatischen Bedingungen die optimalen Pflanzen für die jeweilige Beschattung auszuwählen. Sie können auch zur Entwicklung intelligenter Agriphotovoltaiksysteme beitragen, bei denen in Echtzeit die Stresssignale der Pflanzen genutzt werden, um die Ausrichtung der Paneele und damit die Beschattung zu steuern. (su)
