Der gegenseitige Nutzen von Landwirtschaft und Solarenergie

Landwirtschaftliche Photovoltaik (AV) ist ein in den 1980er Jahren entwickeltes Konzept, das Landwirtschaft und Solarenergieproduktion auf demselben Land kombiniert. Praktiker bauen Pflanzen unter Sonnenkollektoren an und können die Menge und Wellenlänge des Lichts steuern, das durch die Photosynthese gelangt. Licht, das für die Photosynthese nicht benötigt wird, könnte eine saubere Energieerzeugung ermöglichen. Gleichzeitig verlieren Pflanzen bei der Photosynthese Wasser durch Transpiration. Der Feuchtigkeitsverlust kühlt die Luft und erhöht die Effizienz der Stromerzeugung der Module. Es ist eine Win-Win-Situation – zumindest theoretisch.

Allerdings haben erhebliche Herausforderungen, vor denen AV steht, seine weitverbreitete Einführung behindert. Eine dringende Frage ist, wie die AV-Technologie die Pflanzenproduktivität und Energieerzeugung maximieren und gleichzeitig den Wasserverlust der Pflanzen und den Bewässerungsbedarf minimieren kann. Das ist viel verlangt von einem Stück Land.

In einem vorherige Studie, argumentierten die Wissenschaftler, dass erfolgreiche AV-Installationen Licht in Wellenlängen aufteilen könnten, die für die Energieerzeugung oder Photosynthese wirksam sind, wie etwa Rot für Nutzpflanzen und Blau für Sonnenkollektoren. Aufbauend auf dieser Arbeit entwickelte Gabriel Katul einen mathematischen Rahmen, um zu quantifizieren, wie einzelne Pflanzen unterschiedliche Lichtwellenlängen bei der Photosynthese nutzen. Die Studie, veröffentlicht in Die Zukunft der Erdewollte herausfinden, wie sich die Kombination von Photovoltaikanlagen und Landwirtschaft auf die oberirdische Biomasse auswirken würde, die Forscher zur Schätzung der Ernteerträge verwenden.

Das Modell berücksichtigte einzelne Pflanzen und führte Variablen ein, beispielsweise die Schattentoleranz einer Pflanze, die sich auf ihr Wachstum unter einer Photovoltaikanlage auswirken könnte. Das Rahmenwerk geht davon aus, dass Ressourcen wie Licht auf der Grundlage der Blattfläche erworben werden, die Atmungskosten jedoch proportional zur Pflanzengröße sind. Die Studie untersuchte auch, wie Sonnenkollektoren das Mikroklima und die Lichtverfügbarkeit unter ihren Zellen verändern.

In Übersichtsartikeln wird hervorgehoben, dass Kandidatenpflanzen für AV schattentolerant sind und über eine große oberirdische Blattfläche verfügen. Reduzierte Lufttemperaturen und höhere Bodenfeuchtigkeit unter Photovoltaikanlagen ermöglichen es den Pflanzen, der oberirdischen Biomasse mehr Kohlenstoff zuzuordnen, was zu einer größeren Blattfläche führt. Dieses Merkmal kommt bei schattentoleranten Pflanzen häufig vor, was darauf hindeutet, dass größere Blattkulturen wie Rucola, Grünkohl und Tomaten in AV-Umgebungen mit größerer Wahrscheinlichkeit erfolgreich sein könnten.

Der nächste Schritt besteht laut Autor darin, die Erkenntnisse über einzelne Kulturpflanzen hinaus zu erweitern, indem Faktoren wie die Dichte der Pflanzendichte berücksichtigt werden.

Diese Geschichte wurde mit freundlicher Genehmigung von Eos, gehostet von der American Geophysical Union, erneut veröffentlicht. Lesen Sie die Originalgeschichte Hier.