Zonnepanelen werken het best op landbouwgrond, niet in de woestijn
Zonnepanelen zijn het efficiëntst en het meest productief op landbouwgrond, zo blijkt uit een nieuwe studie. Ze werken er beter dan in woestijnen, omdat het daar te warm wordt. Zonnepanelen plaatsen op minder dan 1 procent van alle landbouwgrond ter wereld, zou volstaan om aan de stroombehoeften van heel de planeet te voldoen, zeggen de onderzoekers. Voor de zonnepanelen zouden bovendien geen gewassen moeten wijken, de twee kunnen gecombineerd worden.
Landbouwers zijn actief op plaatsen die ook bijzonder geschikt zijn voor zonnepanelen, zo blijkt uit een nieuwe studie van de Oregon State University (OSU). Voor het plaatsen van zonnepanelen op landbouwgrond moeten echter geen gewassen opgeofferd worden: het zelfde stuk land kan gebruikt worden voor zowel het opwekken van fotovoltaïsche energie als voor conventionele landbouw. In het Engels wordt dat 'agrivoltaics' genoemd.
"Onze resultaten wijzen uit dat er een enorm potentieel is voor samenwerking tussen zonne-energie en landbouw om betrouwbare energie te leveren", zei mede-auteur van de studie Chad Higgins. Higgins is hoogleraar aan het College of Agricultural Sciences van OSU.
Eerder publiceerde hij, samen met afgestudeerd student en mede-auteur van deze studie Elnaz Hassanpour Adeh, al onderzoek waaruit bleek dat zonnepanelen de productie op droge, niet-geïrrigeerde landbouwgrond zelfs verhogen. Zonnepanelen plaatsen op weidegrond of velden zou dus kunnen zorgen voor grotere oogsten.
"Er is een oud gezegde dat landbouw te veel kan produceren van alles. Dat hebben we ook vastgesteld met elektriciteit. Het blijkt dat landbouwers 8.000 jaar geleden de beste plaatsen hebben gevonden om zonne-energie te oogsten op aarde", zo zei Higgins in een persbericht van OSU.
Het blijkt dat landbouwers 8.000 jaar geleden de beste plaatsen hebben gevonden om zonne-energie te oogsten op aarde.
De resultaten van het onderzoek hebben gevolgen voor het plaatsen van grote zonneparken in de woestijn, iets wat momenteel veel gedaan wordt, zei Higgins.
"Zonnepanelen zijn kieskeurig", zei Higgins. "Hun efficiëntie daalt naarmate de panelen warmer worden. Dat lege land is heter, en hun productiviteit is lager dan ze zou kunnen zijn."
Er wordt doorgaans aan landbouw gedaan op plaatsen waar voldoende zon is, maar waar het toch niet te warm wordt. Dat is ook wat zonnepanelen 'verkiezen', en daarom zijn woestijnen minder geschikt.
Microklimaat
De onderzoekers analyseerden voor hun studie de gegevens over de elektriciteitsproductie die verzameld werden door Tesla. Tesla heeft vijf grote zonneparken geïnstalleerd op landbouwgrond van de Oregon State University. Ze keken meer bepaald naar de gegevens die elke 15 minuten verzameld werden aan de 35th Street Solar Array die in 2013 geïnstalleerd werd aan de westelijke kant van de Corvallis-campus van OSU.
De onderzoekers synchroniseerden de informatie van Tesla met gegevens die verzameld werden door microklimaat-onderzoeksstations die ze in het zonnepark geplaatst hadden en die de gemiddelde luchttemperatuur, de relatieve vochtigheidsgraad, de windsnelheid, de windrichting, de vochtigheid van de bodem en de binnenkomende zonne-energie vastlegden.
Op basis van die gegevens ontwikkelde Elnaz Adeh een model voor fotovoltaïsche efficiëntie als een functie van de luchttemperatuur, de windsnelheid en de relatieve vochtigheidsgraad.
"We ontdekten dat als het koud is buiten, de efficiëntie beter wordt", zei Higgins. "Als het heet is, wordt de efficiëntie slechter. Als het volkomen windstil is, is de efficiëntie slechter, maar een beetje wind maakt het beter. Naarmate het vochtiger werd, deden de panelen het slechter. Zonnepanelen zijn net als mensen, ze zijn gelukkiger als het koel en droog is, met een briesje."
Minder dan 1 procent
Aan de hand van satellietkaarten van de wereld, pastte Adeh vervolgens zijn model van fotovoltaïsche efficiëntie wereldwijd toe, waarbij hij 17 algemeen aanvaarde types van bodembedekking bekeek, waaronder onder meer landbouwgrond, gemengde bossen, verstedelijkt gebied en savanne.
De verschillende types werden dan gerangschikt naar waar een zonnepaneel het productiefst zou zijn, en landbouwgrond kwam er als beste uit, sneeuw/ijs als slechtste.
Het model werd ook gebruikt om het potentieel vast te stellen van agrovoltaïsche elektriciteitsproductie om te voldoen aan de raming van de wereldwijde vraag naar elektriciteit door de Wereldbank. Het bleek, zoals gezegd, dat als minder dan 1 procent van de landbouwgrond omgezet zou worden naar zonneparken, voldaan zou kunnen worden aan de wereldwijde vraag.
De studie van Higgins, Adeh, Stephen Good van OSU en Marc Calaf van Utah State University is gepubliceerd in Scientific Reports van Nature. Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van Oregon State University.