Studie der Universität Jaén in Spanien: Amorphe Silizium-Solarpaneele senken Wasserbedarf von Gewächshäusern um über 60 Prozent

de.wedoany.com-Bericht: Eine Studie der Universität Jaén (Universidad de Jaén, UJA) in Spanien hat bestätigt, dass die Integration halbtransparenter Solarpaneele in Gewächshäusern neben der Stromerzeugung auch die Innentemperatur und den Wasserbedarf der Pflanzen senken kann. Das Projekt wurde vom Ministerium für Universität, Industrie, Energie und Innovation der Regionalregierung von Andalusien (Consejería de Universidad, Industria, Energía e Innovación de la Junta de Andalucía) gefördert. Das Forschungsteam verifizierte durch Vergleichsexperimente die regulierende Wirkung solcher Photovoltaik-Abdeckungen auf das Mikroklima im Gewächshaus.

Die Agri-Photovoltaik-Technologie nutzt dasselbe Land gleichzeitig für den Pflanzenanbau und die Stromerzeugung aus Photovoltaik. Sie eignet sich sowohl für Freilandflächen als auch für Gewächshausanlagen. Allerdings besteht ein Zielkonflikt zwischen der für das Pflanzenwachstum benötigten Lichtstrahlung und dem für die Photovoltaik-Stromerzeugung benötigten Licht. Die Forscher verglichen zwei kommerzielle halbtransparente Photovoltaikmodule: eines auf Basis von Cadmiumtellurid, das 50 % der auftreffenden Sonnenstrahlung durchlässt, und ein weiteres auf Basis von amorphem Silizium mit einer Transmissionsrate von nur 20 %.

Um die tatsächliche Leistung zu testen, baute das Team zwei Versuchsgewächshäuser mit einer Fläche von jeweils zwei Quadratmetern, die an die Abmessungen der Solarpaneele angepasst waren, sowie ein gleich großes Gewächshaus mit transparenter Abdeckung als Kontrolle. Innerhalb eines Jahres führten sie fünf Anbauzyklen mit Tomaten und Salat durch und konzentrierten sich dabei auf die Auswirkungen der Photovoltaikmodule auf die Pflanzenumgebung.

Die Ergebnisse zeigten, dass die Temperaturspitzen in den Prototyp-Gewächshäusern um bis zu fünf Grad Celsius gesenkt wurden und die relative Luftfeuchtigkeit anstieg. Dies trägt dazu bei, die Pflanzen vor extremer Hitze zu schützen, wodurch der Bewässerungsbedarf der Kulturen sank. Alejandro Cruz, Koautor der Studie und Forscher an der Universität Jaén, erklärte, dass dies einen Rückgang des Wasserverbrauchs und der damit verbundenen wirtschaftlichen Ausgaben bedeute. Die Stromerzeugung der Photovoltaikmodule biete den Gewächshausbesitzern eine zweite Einkommensquelle und senke gleichzeitig die eigenen Wartungskosten des Gewächshauses.

Die Prototyp-Gewächshäuser waren mit Überwachungssystemen ausgestattet, die alle fünf Minuten die Menge und Art des durch die Paneele fallenden Lichts, die Luft- und Bodentemperatur sowie -feuchtigkeit, die Kohlendioxidkonzentration und die Stromerzeugung der Module aufzeichneten. Die Experten stellten fest, dass beide Paneeltypen zwar die auf die Pflanzen treffende Strahlungsmenge reduzierten, die Cadmiumtellurid-Module jedoch leichter blaue und rote Lichtwellenlängen durchließen – wobei Rot das Licht ist, das Pflanzen bei der Photosynthese am effizientesten nutzen. Jesús Montes, Koautor der Studie und Forscher an der Universität Jaén, erklärte, dass Pflanzen normalerweise geringe Mengen an blauem und grünem Licht nutzen, aber hauptsächlich rotes Licht. Die Cadmiumtellurid-Module lassen genau dieses rote Licht am meisten durch, was trotz der insgesamt reduzierten Lichtmenge, die die Pflanzen erreicht, vorteilhaft für das Pflanzenwachstum ist.

Die Photovoltaikmodule verringerten durch die Schaffung einer kühleren und feuchteren Umgebung die Neigung von Substrat und Pflanzen, durch Verdunstung Wasser zu verlieren. Die Forscher schätzten, dass dieser Anteil im Vergleich zum transparenten Kontrollgewächshaus bei Verwendung der Cadmiumtellurid-Paneele um 31 % und bei Verwendung der amorphen Silizium-Paneele um über 60 % gesenkt wurde.

Die Forscher wiesen darauf hin, dass die Versuche in Jaén durchgeführt wurden, dessen semiarides Klima, geringe Luftfeuchtigkeit und extrem hohe Sommertemperaturen der Region Almería sehr ähnlich sind. Die Ergebnisse lassen sich daher auf Gebiete weltweit übertragen, die für ihre Landwirtschaft unter Plastikgewächshäusern bekannt sind.