Angesichts der weltweit steigenden Nachfrage nach Nahrungsmitteln und Energie, die die vorhandenen Ressourcen stark beansprucht, suchen Wissenschaftler nach neuen Wegen, beides zu optimieren. Eine mögliche Option ist die Agri-Photovoltaik, die Solarenergie in den Ackerbau integriert. Eine neue Studie untersucht die agrarwirtschaftlichen und wirtschaftlichen Vor- und Nachteile der Installation von Solaranlagen auf landwirtschaftlichen Betrieben im Mittleren Westen der USA.
Die Studie ergab, dass Agrivoltaik die Erträge und Gewinne steigern oder verringern kann, je nach Kulturpflanze und Einsatzort der Agrivoltaiksysteme.
Die neuen Erkenntnisse wurden in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.
Unter der Leitung von Wissenschaftlern der University of Illinois Urbana-Champaign entwickelte das Team zunächst ein prozessorientiertes Modell zur Quantifizierung der Auswirkungen von Agri-Photovoltaik auf Energie, Wasser und die Dynamik der Pflanzen-Boden-Wechselwirkungen. Das Modell wurde erstmals validiert und im „Journal of Advances in Modeling Earth Systems“ veröffentlicht .
Das Team integrierte ein ökonomisches Modell, um den jährlichen Nettogewinn pro Hektar aus Pflanzenproduktion und Energieerzeugung für Agrivoltaik, konventionelle Landwirtschaft und autarke Solarenergiesysteme zu schätzen.
Die Forscher führten 15-jährige Simulationen mit unterschiedlichen Klimabedingungen und Agrivoltaiksystemen im Mittleren Westen der USA durch. In den Agrivoltaik-Simulationen bedeckten Solaranlagen 33 % der jeweiligen Standorte.
Diese Analysen ergaben, dass die durchschnittliche Trockenheit bzw. Luftfeuchtigkeit ein entscheidender Faktor für die Ernteerträge und die Wirtschaftlichkeit von Agrivoltaiksystemen ist.
„Im feuchten östlichen Mittleren Westen verringerte die Beschattung die Photosynthese, reduzierte die Maiserträge um 24 % und die Sojabohnenerträge um 16 % und schmälerte somit die Gewinne der Landwirte“, sagte Studienleiterin Mengqi Jia, Wissenschaftlerin am Zentrum für Nachhaltigkeit von Agrarökosystemen im Institut für Nachhaltigkeit, Energie und Umwelt der Universität von Illinois. „Im Gegensatz dazu linderte die Beschattung im halbtrockenen Mittleren Westen den Wasserstress, milderte die Maisertragsverluste und erhöhte die Sojabohnenerträge um 6 %.“
Jia leitete die Studie zusammen mit dem Agrarwissenschaftsprofessor Bin Peng , dem Professor für natürliche Ressourcen und Umweltwissenschaften Kaiyu Guan , dem Gründungsdirektor des ASC, und der iSEE-Direktorin Madhu Khanna , einer Professorin für Agrar- und Konsumökonomie an der Universität von Illinois.
DOI: 10.1029/2025MS005092
Foto mit freundlicher Genehmigung des Instituts für Nachhaltigkeit, Energie und Umwelt der Universität von Illinois.
