Ein Forschungsteam der Universität Jaén (Spanien) hat eine Technologie vorgestellt, die neue Möglichkeiten für die Agrovoltaik eröffnet: Solarmodule, die effizient Strom erzeugen können. Gleichzeitig lassen sie genügend Licht durch, damit die Pflanzen ihren optimalen Photosynthesezyklus beibehalten können.
Die Herausforderung der massiven Photovoltaik
- Die Europäische Union strebt an, dass 30 % ihrer Energie bis 2030 aus erneuerbaren Quellen stammen und bis 2050 die klimaneutralität erreicht wird.
- Die Photovoltaik expandiert schnell dank der Preisverfälle durch die Überproduktion in China.
- Das Problem: Die Module beanspruchen große Flächen und führen zu Konflikten mit landwirtschaftlichen Flächen.
- Die Agrovoltaik entsteht als Lösung, indem sie Solarenergie mit Landwirtschaft, Imkerei und Viehzucht kombiniert.
Die Innovation aus Jaén
In einer in Science Direct veröffentlichten Studie beschreiben die Forscher ein System, das als RearCPVbif (Rear Concentrator Photovoltaic bifacial) bezeichnet wird.
- Im Gegensatz zu herkömmlichen semitransparenten Modulen (STPV) konzentriert und lenkt diese Technologie das reflektierte Licht auf die Rückseite der bifazialen Zellen.
- Das Ergebnis: erhebliche Steigerung der Stromproduktion, ohne die notwendige optische Transparenz für die Pflanzen zu verringern.
- Der Transparenzfaktor erreicht 60 %, was als geeignet für die meisten Gemüsekulturen angesehen wird.
Wichtige technische Parameter
Die Forscher berücksichtigten zwei Indikatoren:
- Mittlere sichtbare Transmittanz: Menge des sichtbaren Lichts, das das Modul durchdringt.
- Mittlere photosynthetische Transmittanz: Licht, das für die Photosynthese nützlich ist und die Pflanzen erreicht.
Frühere Studien weisen darauf hin, dass der Mindestwert, damit die Pflanzen normal funktionieren, bei etwa 60 % liegen sollte, ein Wert, der von der neuen Technologie erreicht wird.
Zustand der „transparenten“ Module
Die Photovoltaikindustrie arbeitet an zwei Ansätzen:
- Wellenlängenunspezifische Module: absorbieren einen Großteil des Sonnenspektrums, mit unzureichender Transparenz.
- Wellenlängenspezifische Module: absorbieren ultraviolette und nahinfrarote Strahlung und lassen das sichtbare Licht durch, das die Pflanzen benötigen.
Das System aus Jaén unterscheidet sich durch die Integration von hinteren optischen Konzentratoren, die sowohl die Stromerzeugung als auch die Transparenz optimieren.
Landwirtschaftliche Machbarkeit
Die Studie bewertete auch das thermische Verhalten:
- Die Temperatur der Zellen blieb unter 70 °C.
- Dies verhindert den „Treibhauseffekt“, der die Wachstumszyklen der Pflanzen verändern könnte.
Die Innovation der Universität Jaén zeigt, dass es möglich ist, Solarenergie zu erweitern, ohne die landwirtschaftliche Produktion zu beeinträchtigen.
Mit einem Design, das elektrische Effizienz und optische Transparenz kombiniert, stellen die RearCPVbif-Module einen entscheidenden Fortschritt für die Agrovoltaik und den Übergang zu einem nachhaltigeren Energiemodell dar.
