Oostenrijk zou 90 TWh aan landbouwvoltaïsche energie kunnen benutten met behulp van 5 tot 16% van het akkerland

Een onderzoeksgroep onder leiding van de Oostenrijkse Universiteit voor Natuurlijke Hulpbronnen en Levenswetenschappen in Wenen heeft een techno-economische analyse uitgevoerd van het potentieel van de agrivoltaïsche installaties van het land, waarbij winstgevendheidsbeoordelingen voor zowel de opwekking van zonne-energie als de landbouwproductie werden gecombineerd.

"Ons artikel presenteert, voor zover wij weten, het eerste geïntegreerde raamwerk dat de simulatie combineert van zowel PV-elektriciteitsopwekking als landbouwproductie voor agrivoltaïsche systemen op het niveau van een heel land, inclusief de gevolgen van klimaatverandering", vertelde corresponderende auteur Isabelle Grabner aan pv magazine. "In ons onderzoek hebben we de reductie van de gewasproductie voor Oostenrijk onderzocht als gevolg van de uitbreiding van zonne-energie op landbouwgrond.

"We hebben de agressieve inzet van landbouwvoltaïsche energie vergeleken met typische op de grond{0}}gemonteerde PV-installaties die nodig zijn om de doelstellingen voor klimaatneutraliteit te bereiken", voegde Grabner eraan toe. "Bovendien hebben we beperkte effecten op de aanpassing aan de klimaatverandering laten zien onder agrivoltaïsche systemen, maar deze laatste resultaten zijn sterk afhankelijk van de gekozen gewassen en land-specifiek."

Om de analyse uit te voeren, gebruikte het team een ​​modulair simulatieframework, waarbij gebruik werd gemaakt van bestaande software waar beschikbaar en waar nodig nieuwe oplossingen werden ontwikkeld. Het raamwerk is online beschikbaar onder de GPL-licentie. Met behulp van EU-gegevens uit het beleids-geïntegreerde klimaatmodel (EPIC) classificeerden de onderzoekers eerst gebieden die geschikt zijn voor agrivoltaïsch gebruik, waarbij ze filters toepasten zoals een minimaal aaneengesloten akkerlandoppervlak van 1 ha, een maximale gemiddelde helling van 20 graden en een maximale hoogte van 1.950 m boven zeeniveau.

De elektriciteitsopwekking werd gesimuleerd met PVlib, met behulp van mondiale horizontale bestralingsgegevens (GHI) uit een klimaatsimulatie op een raster van 1 km. EPIC werd gebruikt om belangrijke milieuprocessen en plantengroei op perceelniveau te modelleren, met dagelijkse tijdstappen en een ruimtelijke resolutie van 1 km x 1 km. De scenario's omvatten interacties tussen omgevingsomstandigheden en managementpraktijken, inclusief vruchtwisseling, voor gewassen zoals erwten, sojabonen, aardappelen, luzerne, zomergerst en haver.

Klimaatgegevens waren gebaseerd op waarnemingen van 1981–2020 en projecties van 2031–2070. Er werden twee basisscenario's getest: landbouwproductie zonder PV-systeem en op de grond-gemonteerde PV zonder landbouw. Agrivoltaïsche scenario's omvatten paalsystemen boven het hoofd, op het zuiden- gericht met een installatiehoogte van ongeveer 10 m, en verticale tweezijdige systemen met een rijafstand van 10 m en twee tweezijdige panelen die verticaal zijn gestapeld. Elk systeem werd geëvalueerd onder scenario's met lage, gemiddelde en hoge kosten.

Uit de analyse bleek dat in Oostenrijk op de grond gemonteerde PV-systemen 1.173 MWh/ha, op palen geplaatste agrivoltaïsche systemen 684 MWh/ha en verticale agrivoltaïsche systemen 373 MWh/ha elektriciteit opwekken. De winstverhoudingen ten opzichte van de landbouwproductie alleen al varieerden van 10:1 tot 50:1 voor verticale systemen, tot 60:1 voor op palen geplaatste systemen en tot 100:1 voor op de grond gemonteerde PV-systemen.

"Voor het bereiken van 90 TWh/j aan elektriciteitsopwekking uit zonne-energie op akkerland, een bovengrens in alle klimaatneutraliteitsscenario's, is een hoeveelheid van 5% tot 16% van het totale landbouwareaal nodig", concludeerde het team. "De benodigde gebieden en de gesimuleerde opbrengstvermindering impliceren dat het verlies aan Oostenrijkse gewasproductie 2% -6% zou bedragen. Alleen agrivoltaïsche systemen kunnen productieverliezen bereiken aan de onderkant van het waargenomen bereik. De effecten van agrivoltaïsche systemen op het gebied van de aanpassing aan de klimaatverandering zijn gering."

De bevindingen van het onderzoek zijn beschikbaar in 'The techno-economic potentieels of agrivoltaic installaties in Austria', gepubliceerd in Renewable Energy. Onderzoekers van de Oostenrijkse BOKU Universiteit en het Federaal Instituut voor Landbouweconomie hebben aan het onderzoek deelgenomen.