Solarenergie nimmt viel Platz ein – hier erfahren Sie, wie Sie sie für das Land, auf dem sie steht, ökologisch vorteilhafter gestalten können

Während Gesellschaften nach Möglichkeiten suchen, Treibhausgasemissionen zu reduzieren und den Klimawandel zu verlangsamen, spielt die großflächige Solarenergie eine zentrale Rolle.Klimaforscher sehen darin das Werkzeug mit das größte Potenzial zur Reduzierung der Kohlendioxidemissionen bis 2030.In den USA prognostiziert das Energieministerium, dass es Solarenergie geben wird machen fast 60 % aus aller im Jahr 2024 neu installierten Stromerzeugungskapazitäten im Versorgungsmaßstab.

Aber ideale Standorte für die Solarentwicklung überschneiden sich oft Ackerland oder Grasland, das als Viehweide genutzt wird.Typischerweise sind große Solaranlagen darauf ausgelegt, die Energieerzeugung zu maximieren, ohne große Rücksicht auf die Ökosysteme zu nehmen, in denen sie platziert werden.

Beispielsweise kann das Planieren von Land und das Entfernen von Vegetation erfolgen verursachen Erosion und leiten Abflüsse in Gewässer.Solarentwickler wurden wegen solcher Umweltverstöße mit Geldstrafen belegt Georgia, Massachusetts, Alabama, Idaho und Illinois.

Es gibt auch Bedenken hinsichtlich der Auswirkungen großer Solaranlagen Bewegungsmuster von Tieren.Im Westen der USA kann die Entfernung einheimischer Vegetation, um Platz für Solarparks zu schaffen, gefährdete Tiere und Insekten gefährden, die auf diese Pflanzen als Nahrung und Lebensraum angewiesen sind.Einheimische Pflanzengemeinschaften brauchen nach einer Störung lange, um sich in diesen wasserarmen Gebieten wieder zu etablieren.

Ich bin ein Ökologe und Mitglied eines Forschungsteams unter der Leitung von Alan Knapp an der Colorado State University.Wir untersuchen, wie sich die solare Entwicklung auf die Gesundheit des Grasland-Ökosystems auswirkt – insbesondere, wie Pflanzen wachsen und Wasser nutzen und wie sie auf Lichtveränderungen reagieren, wenn über ihnen Solarpaneele installiert sind.Wir hoffen, durch diese Arbeit eine nachhaltigere Zukunft für die Solarenergie zu schaffen.

Zwei Landnutzungen sind besser als eine

Eine wachsende Alternative zur ausschließlichen Nutzung von Land für die Solarstromerzeugung ist die sogenannte Agri-PV.Wie der Name schon sagt, kombiniert diese Strategie Landwirtschaft und Solarenergie auf demselben Stück Land.Agri-PV-Projekte können auf Ackerland, Weideflächen und Lebensräumen für landwirtschaftlich wichtige Bestäuber durchgeführt werden.Dieser Dual-Use-Ansatz für die Solarentwicklung ist weltweit populär geworden

Der überwiegende Mehrheit von Agri-PV-Projekten in den USAbefinden sich auf Flächen, die als Weideland für Nutztiere und als Lebensraum für Bestäuber bewirtschaftet werden.Diese Standorte sind ideal für die Kollokation von Solarenergie, da sie im Gegensatz zu Ackerland weder Bewässerung noch den Einsatz großer Maschinen erfordern.

Diese Gebiete sind jedoch auf Niederschläge angewiesen, um das Pflanzenwachstum zu unterstützen, und das Vorhandensein von Sonnenkollektoren beeinflusst die Art und Weise, wie Wasser den Boden erreicht.Die meisten Agrar-PV-Anlagen verwenden Programme zur Sonnennachführung, die die Energieproduktion maximieren, indem sie die Module so neigen, dass sie der Sonne am Himmel folgen.Dabei erzeugen die Paneele unterschiedliche Mikroumgebungen, die sich deutlich von den natürlichen Bedingungen unterscheiden.

In Colorado beispielsweise fallen die meisten Niederschläge am Nachmittag, wenn die Sonnenkollektoren nach Westen zur Sonne geneigt sind.Infolgedessen konzentrieren sich die meisten Niederschläge auf Agri-PV-Standorten an den westlichen Rändern der Module, wo sie auf den Boden fallen.Diese Umverteilung kann die Niederschläge an den Plattenrändern um bis zu den Faktor vier vervielfachen und gleichzeitig die Niederschläge an anderen Stellen einschränken.

Ein weiterer Faktor ist, dass Sonnenkollektoren auf Grasflächen, die an hohe Lichtverhältnisse angepasst sind, Schatten spenden.Da die Arrays so optimiert sind, dass sie Sonnenlicht abfangen, erreicht viel weniger Licht die Pflanzen unter den Paneelen.

Die Ökologie hinter der Ökovoltaik

Bisher zeigt unsere Arbeit, dass die unterschiedlichen Mikroumgebungen, die durch Solaranlagen geschaffen werden, ähnliche Ergebnisse erzeugen unterschiedliche Muster des Pflanzenwachstums.Dieser Befund ist ermutigend:Das bedeutet, dass die Umgebungsschwankungen, die durch die passiv der Sonne nachgeführten Solarmodule entstehen, ausreichen, um Pflanzen unterschiedlich reagieren zu lassen.Diese Mikroumgebungen könnten möglicherweise ein Mosaik von Pflanzengemeinschaften unterstützen, die von unterschiedlichen Bedingungen profitieren.

In manchen Fällen können gemischte Bedingungen wie diese mit unterschiedlichem Licht- und Wasserniveau eine gute Sache sein.Ein bewährtes Konzept in der Wiederherstellungsökologie – der Wissenschaft der Wiederherstellung geschädigter Ökosysteme – ist, dass Umgebungen mit mehr Vielfalt vielfältigere Mischungen von Pflanzen und Tieren begünstigen.

In einem Papier aus dem Jahr 2023 haben wir ein Konzept skizziert, das eine erfordert ökologisch fundierter Ansatz für die Solarentwicklung.Dieser als Ökovoltaik bezeichnete Ansatz erfordert, dass der Energieerzeugung und -erzeugung die gleiche Priorität eingeräumt wird Ökosystemdienstleistungen.

Ein Ökovoltaik-Ansatz ermöglicht es Landverwaltern, die Solarenergie zu ihrem Vorteil zu nutzen.Durch die Gestaltung und Verwaltung von Solaranlagen, die auf grundlegenden ökologischen Konzepten basieren, können mehr Synergien zwischen Ökosystemen und Solarenergie entstehen.

Landverwalter könnten Ökovoltaik-Ansätze nutzen, um degradierte Flächen zu verbessern, indem sie Solaranlagen entwerfen, um natürliche Prozesse zu verbessern.Da beispielsweise die Ränder von Solarpaneelen den Niederschlag neu verteilen und konzentrieren und so den Boden darunter feuchter machen, könnten sie die Ansiedlung von Sämlingen an diesen Stellen unterstützen.

In trockenen Regionen könnten Arrays entwickelt werden, um diesen Effekt zu fördern und die Wiederherstellung zu verbessern.Wenn Wasser knapp ist, könnten Anlagen so konzipiert werden, dass die Menge des freigelegten Bodens reduziert wird, was wiederum die Menge an Wasser verringert, die durch Verdunstung in die Atmosphäre gelangt.

Solarenergie anders machen

Viele Faktoren beeinflussen Entscheidungen zur Landbewirtschaftung.Dabei spielen die Geschichte des Landes, der Zugang zu Wasser, die Bodenart, die Vegetation und die Topographie eine Rolle.Durch die Ökovoltaik kommt noch ein weiterer Faktor hinzu:Ausgleich der Energieproduktion pro Flächeneinheit mit den ökologischen Auswirkungen einer bestimmten Solaranlage.

Ein ökovoltaischer Ansatz für Solarenergie erfordert ein grundlegendes Überdenken der Art und Weise, wie Entscheidungen zur Solarentwicklung getroffen werden.Heutzutage schränkt der Zugang zu Stromübertragungsleitungen den Einsatz von Solarenergie in vielen Bereichen ein.Wenn Übertragungsleitungen und Umspannwerke zu weit entfernt oder zu klein sind, ist die Entwicklung von Solarenergie unwahrscheinlich.

Neue Übertragungsprojekte die diese geografische Einschränkung lockern, könnten mehr Optionen bieten.Mit größerer Flexibilität bei der Auswahl von Standorten könnten Entwickler von hochsensiblen natürlichen Ökosystemen Abstand nehmen und stattdessen Solaranlagen auf verlassenen, wasserarmen oder anderweitig degradierten Flächen installieren.Ökovoltaik könnte eine Lösung zur Stabilisierung der Wirtschaft von Gemeinden sein, in denen produktives Land vorhanden ist im Ruhestand, um Ressourcen zu schonen

Die Solarenergie wächst auf einem Niveau, das sie zu einem zentralen Faktor für den Übergang zu sauberer Energie macht.Meine Kollegen und ich glauben, dass die Solarentwicklung auf eine Weise erfolgen sollte, die ökologisches Denken widerspiegelt.Unserer Ansicht nach kann ein ökovoltaischer Ansatz für die Solarenergie positive ökologische Ergebnisse erzielen und die Solarenergie noch nachhaltiger machen.