Wie können Solarenergieanlagen Ökosysteme priorisieren?

Solarenergie wird ein wesentlicher Bestandteil einer nachhaltigeren Zukunft sein, aber mit der aktuellen Technologie würde die Erzeugung der in Colorado benötigten Energiemenge allein die Nutzung von ungefähr der Landfläche von Denver erfordern.

Das ist eine Menge Platz – und eine potenzielle Störung der Ökosysteme, vor allem wenn man bedenkt, dass Energieunternehmen in der Vergangenheit das Land typischerweise zuerst planiert und dann Kies oder kurzes, leicht zu mähendes Rasengras unter ihre Solarpaneele gelegt haben.

Agri-PV – die doppelte Nutzung von Land sowohl für Solaranlagen als auch für die Landwirtschaft – bietet eine alternative Möglichkeit, erneuerbare Solarenergie zu erzeugen. Nun schlagen zwei Forscher der Colorado State University vor, mit der sogenannten „Ökovoltaik“ noch einen Schritt weiter zu gehen. Dabei werden Energieerzeugung und Ökosystemdienstleistungen während der Entwurfs- und Managementphase der Solarentwicklung in den Vordergrund gestellt.

„Es ist wichtig, über die Nachhaltigkeit der Solarindustrie zu sprechen, damit sie nicht die gleichen Umweltverstöße begeht wie Öl und Gas“, sagte Matt Sturchio, ein Ph.D. Student der Biologie und des Graduiertenstudiengangs Ökologie. „Wir hoffen, mit Ökovoltaik einen ökologisch fundierten Ansatz für die Gestaltung und den Betrieb von Solaranlagen zu fördern.“

Sturchio und CSU-Biologieprofessor Alan Knapp skizzierten dieses Konzept in ein Artikel in der Zeitschrift Naturökologie und Evolution.

„Es wird viele Sonnenkollektoren und viel Land brauchen, um den Strom zu produzieren, den unsere Gesellschaft braucht“, sagte Knapp. „Als Landbewilligungseinrichtung sehen wir uns als Verwalter des Landes und es ist unsere Aufgabe, nachhaltige Lösungen für die sinnvolle Nutzung von Land anzubieten.“

Sonnenkollektoren schaffen einzigartige Mikroumgebungen

Während Agri-PV zwar ein Schritt in die richtige Richtung sei, sagte Sturchio, gebe es bei vielen Anwendungen immer noch Priorität, so viel Strom wie möglich auf einer bestimmten Landfläche zu erzeugen. Dies ermöglicht die Nutzung von Land unter Solarpaneelen, lässt jedoch Möglichkeiten außer Acht, die Anordnung der Solarzellen so zu manipulieren, dass sie den Pflanzen und Tieren darunter zugute kommen könnten, insbesondere in wasserbegrenzten Ökosystemen wie den Graslandschaften von Colorado.

Bei Ökovoltaik-Konzepten gehen Solarenergieerzeugung und Landschaftsschutz Hand in Hand.

Das Ökovoltaik-Konzept basiert teilweise auf der aktuellen Arbeit der Forscher im Jack’s Solar Garden in Longmont, dem größten kommerziell aktiven Standort für Agrar-PV-Forschung in den USA

Hier untersucht das CSU-Team, wie Sonnenkollektoren die Muster des Sonnenlichts beeinflussen und den Niederschlag umverteilen, um Mikroumgebungen zu schaffen, die die Prozesse des Grünlandökosystems beeinflussen. Diese Mikroumgebungen fördern die Vielfalt innerhalb von Solaranlagen und sind ein Eckpfeiler des Ökovoltaik-Konzepts.

„Wir versuchen, die potenziellen Auswirkungen der Solarenergie auf unser Land aufzuzeigen und zu zeigen, wie wir sie abmildern und möglicherweise nutzen können, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen“, sagte er.

Und vielleicht am wichtigsten ist, dass diese Ansätze zur Wiederherstellung stark degradierter oder verlassener landwirtschaftlicher Flächen genutzt werden können – die erstklassige Kandidaten für große Solaranlagen sind.

„Ökovoltaische Ansätze könnten dazu beitragen, die Artenvielfalt an diesen Orten wiederherzustellen und sogar zu verbessern und gleichzeitig die dringend benötigte saubere Energie bereitzustellen“, sagte Sturchio.

„Es ist eine Klimalösung“

Sturchio und Knapp werden ihre Forschung in einer neuen Einrichtung in den Ebenen östlich des CSU-Campus in Fort Collins fortsetzen.

Hier werden Sonnenkollektoren in einer natürlichen Graslandumgebung installiert – und bieten neue Erkenntnisse darüber, wie sie sich auf die Ökologie von Orten auswirken, die bekanntermaßen rau und trocken sind und wo die Bedingungen voraussichtlich volatiler werden, wenn sich der Klimawandel in Zukunft verschlimmert.

„Der Bau unserer eigenen Forschungssolaranlagen wird es uns ermöglichen, bessere Möglichkeiten zur Nutzung dieser erstaunlichen Energiequelle zu finden und uns dabei helfen, herauszufinden, was wir tun können, um sicherzustellen, dass große Solaranlagen weniger negative Auswirkungen haben“, sagte Knapp. „Wir werden die Auswirkungen untersuchen, wenn wir Solarmodule weiter voneinander entfernt platzieren, ihre Ausrichtung ändern und die Module während eines Regensturms vertikal ausrichten – es gibt viele mögliche Optionen.“

Sturchio sagte, er sei zuversichtlich, dass Energieunternehmen einige dieser Prinzipien beim Bau künftiger Anlagen anwenden werden.

„Diese Forschung ist wirklich wichtig, weil sie eine Landnutzungslösung für eine Klimalösung darstellt“, sagte er.