Een van de grootste nadelen van zonneparken is dat ze bruikbare grond in beslag nemen. Bij een gestage groei van de wereldbevolking zullen we meer voedsel en meer (duurzame) energie nodig hebben. Hoe zit het met het benutten van zonne-energie en het verbouwen van groenten en fruit? Dat is in een notendop wat agrivoltaics (AV) inhoudt. Het lijkt de perfecte oplossing om voedsel en groene stroomproductie te combineren. Althans, in sommige gevallen.
Agrivoltaics is de praktijk van het telen van gewassen onder zonnepanelen. Wetenschappelijke studies tonen aan dat sommige gewassen goed gedijen wanneer ze op deze manier worden geteeld. Een verdubbeling van het landgebruik op deze manier kan helpen om de groeiende wereldbevolking te voeden en tegelijkertijd duurzame energie te leveren. Het wordt ook wel eens agri-voltaïsch, dual-use solar of low-impact solar genoemd.
Uit studies is gebleken dat deze aanpak samengestelde voordelen kan bieden, zoals het beschermen van planten tegen overmatige hitte, koude en ultraviolette (UV) straling, waardoor de opbrengst van bepaalde gewassen toeneemt. Zonnepanelen kunnen ook helpen de zoetwatervoorraden te behouden door de verdamping van planten en grond te verminderen. De verdamping die toch onder de panelen plaatsvindt, heeft als bijkomend voordeel dat de PV’s worden gekoeld en zo hun elektriciteitsproductie verhogen, aangezien hun optimale bedrijfstemperatuur tussen 20°C en 25°C ligt.
Niet alle gewassen groeien goed onder zonnepanelen. Bovendien is het totale vermogen lager, omdat er minder panelen per hectare land passen in vergelijking met conventionele zonneparken. Het grootste nadeel van agrivoltaïsche systemen zijn de hoge aanloopkosten. Vergeleken met conventionele op het dak gemonteerde PV vereisen systemen voor dubbel gebruik een uitgebreider en groter, complexer montagesysteem dat tot het drievoudige kan kosten van de installatie van PV op platte daken.
Hoe werkt een agrivoltaïsch systeem?
Er zijn verschillende manieren om AV-systemen te implementeren. De meest gebruikelijke is het plaatsen van panelen boven de gewassen. Zonnemodules worden doorgaans twee of drie meter boven de grond geplaatst, met een zodanige tussenruimte dat het licht de planten kan bereiken. Installaties kunnen variëren in het soort PV’s – bi-facial of translucent – en hun plaatsing. In sommige gevallen staan de panelen vast, in andere gevallen kantelen ze naargelang het zonlicht.
Het gaat echter niet alleen om akkerbouw. AV-installaties kunnen worden geïnstalleerd op weiden waar vee – meestal schapen – op het gras grazen met panelen die ongeveer een meter van de grond zijn gemonteerd, zodat de dieren erachter kunnen bewegen. Een ander veel voorkomend voorbeeld is het gebruik van geautomatiseerde trailers die over de velden rijden.
Wat zijn de voordelen van agrivoltaïsche energie?
- Er wordt minder water gebruikt. De panelen beperken de verdamping van water van het aardoppervlak naar de atmosfeer – een proces dat bekend staat als evapotranspiratie. Daarom kunnen landbouwers minder water gebruiken en kunnen planten beter overleven bij droogte.
- Panelen blijven koeler. Verdamping vindt nog steeds plaats, maar het water bereikt de panelen, waardoor ze frisser blijven en beter presteren. Te veel warmte kan de energieopbrengst van zonnepanelen drastisch verminderen, en de meeste hebben een temperatuurvenster van 15°C tot 35°C. In de zomer kunnen de panelen wel 65°C worden.
- Panelen beschermen gewassen. Robuuste modules beschermen de gewassen tegen hevige regenbuien, hagel en overmatig zonlicht. Te veel zonlicht kan schadelijk zijn voor sommige gewassen – zoals bessen – en uiteindelijk de kwaliteit en kwantiteit van de productie aantasten.
- Vermijdt plastic folie. Om boomgaarden te beschermen tegen slechte weersomstandigheden gebruiken boeren vaak plastic folie. Deze kunnen om twee redenen onhandig zijn. Ten eerste kost het plaatsen en verwijderen ervan veel tijd en moeite. Ten tweede beschermt folie de gewassen misschien niet als de wind of de hagelstorm te hevig is.
- Een extra inkomstenbron. Energieproductie biedt landbouwers een extra inkomstenbron, aangezien zij energie kunnen terugverkopen aan het energienet.
Wat zijn de nadelen van agrivoltaics?
- Niet alle gewassen groeien goed onder de panelen. Uit onderzoek van de Universiteit van Massachusetts bleek dat paprika’s en broccoli onder panelen veertig procent minder opbrengst gaven dan in de volle zon. Uit een studie van het Fraunhofer Insitute bleek dat de opbrengst van wintertarwe, aardappelen en grasklaver onder AV kan dalen.
- Het totale vermogen is lager. Er passen minder panelen op dezelfde oppervlakte in vergelijking met een gewoon zonnepark. Omdat modules ruimte moeten laten om wat licht binnen te laten, wordt niet alle ruimte bedekt.
- AV beperkt de werking van machines. Een gebouwde structuur boven het veld kan de manoeuvreerruimte voor machines en apparatuur eronder beperken.
- Het grootste nadeel zijn echter de kosten.
Hoeveel kost een agrovoltaïsche installatie?
In een analyse van het Duitse centrum voor technologie en ondersteuning zijn de aanloopkosten van verschillende soorten agro-voltaïsche installaties vergeleken met die van conventionele, op de grond geïnstalleerde zonneparken. Terwijl de prijzen van elektronische componenten zoals kabels en omvormers gelijk blijven, stijgen de kosten van AV-installaties aanzienlijk vanwege trackers – de structuren om ze vast te houden. Deze kunnen leiden tot hogere kosten tijdens het goedkeuringsproces – uitgebreidere analyses en rapporten. Een andere factor die de installatiekosten van agro-voltaïsche installaties opdrijft, zijn bifaciale of transparante zonnepanelen met hogere prijskaartjes.
De kosten variëren afhankelijk van de installatie en de gebruikte structuur en panelen. In hetzelfde document werd een vergelijking gemaakt tussen verschillende opties. De onderzoekers verwezen naar een installatie van 850kW op de grond, die gemiddeld €572/kW kost, wat een investering van €486.200 per hectare betekent. Omgekeerd kostte een verticaal agrivoltaïsch project met een capaciteit van 345,8 kW 688 euro/kW, wat een investering van 237 760 euro per hectare vergde. Voor een agrivoltaïsch project met een verhoogde module en een capaciteit van 650 kW werden de totale kosten geraamd op €1234/KW, met een bedrag van €802.100 per hectare.
Wat kunnen we verwachten van agrivoltaïsche technologie?
AV kan een goede oplossing zijn, zodat efficiënte gewas- en energieproductie naast elkaar kunnen bestaan. Het past echter niet bij alle teelten. Door de hoge aanloopkosten is AV nauwelijks op grote schaal inzetbaar. Net als bij veel andere technologieën zullen de prijzen de komende jaren wellicht dalen, waardoor meer investeringen in deze technologie worden gestimuleerd.
Als je dit artikel leuk vindt, lees dan ook:
