Amerikas Solarindustrie hat in den letzten Jahren einen Boom erlebt und soll durch das kürzlich verabschiedete Klimagesetz der Demokraten einen großen Schub erhalten. Dennoch macht Solarenergie immer noch nur etwa 3 Prozent des Stroms aus, der in Amerikas Netz fließt – weniger als ein Siebtel des Anteils von Kohle. Wenn wir fossile Brennstoffe auslaufen lassen und eine Revolution der Elektrofahrzeuge ermöglichen wollen, muss der Beitrag der Sonne dramatisch steigen – und zwar schnell. Aber wohin mit all den Paneelen?
Die besten Orte für Solaranlagen sind laut einer Studie der University of Utah und des Bundesstaates Oregon aus dem Jahr 2019 tendenziell die Gebiete, in denen wir bereits unsere Lebensmittel anbauen. Denn genau wie sonnenliebende Tomatenpflanzen, denen es schlecht geht, wenn das Quecksilber über 30 °C steigt, verlieren Photovoltaik (PV)-Module bei höheren Temperaturen ihre Effizienz. Aber das bedeutet nicht, dass wir uns verhungern müssen, um das Licht an und die Autos brummen zu lassen. Indem wir Sonnenkollektoren weit genug über den Boden anheben, damit Menschen, Pflanzen und Tiere darunter arbeiten können, können wir „im Wesentlichen zweimal die Sonne ernten“, sagt der Forscher Greg Barron-Gafford von der University of Arizona. Genügend Sonnenlicht für den Anbau von Pflanzen dringt an den Paneelen vorbei, die auch als Schutzschild gegen extreme Hitze, Dürre und Stürme dienen.
Barron-Gafford ist Teil eines losen globalen Netzwerks von Wissenschaftlern, Solarbefürwortern und Landwirten, die daran arbeiten, Agrivoltaik einzusetzen, die aufkommende Praxis der Integration von Solaranlagen in bewirtschaftetes Ackerland. Seine Ecke der Welt, der amerikanische Südwesten, erlebt sengende Temperaturen und schwindende Wasserressourcen, da der Colorado River austrocknet und Kürzungen bei der Wasserversorgung der Farmen erzwingt. Sonnenkollektoren reduzieren die Menge an Sonnenlicht, die auf den Boden trifft, „was bedeutet, dass weniger Wasser verdunstet“, sagt er. „Es brennt nicht einfach ab. Es ist da, damit die Pflanzen es nutzen können.“
Barron-Gafford und sein Team konnten den Ertrag von Chiltepin-Paprikaschoten, wilden Chilis, die in der Gegend verbreitet sind, verdreifachen, indem sie sie unter PV-Paneelen auf Testparzellen im Vergleich zu nicht schattierten Kontrollparzellen anbauten; Kirschtomatenproduktion verdoppelt. Außerdem hielt der Boden auf den PV-Parzellen zwischen den Bewässerungen 5 bis 15 Prozent mehr Feuchtigkeit. „Die Pflanzen werden nicht einfach unter der Sonne herumgeladen“, fügt Barron-Gafford hinzu; Sie helfen den Panels tatsächlich, effizienter zu werden. „Jedes Mal, wenn Pflanzen ihre Poren öffnen, um Kohlendioxid hereinzulassen, entweicht Wasser“, erklärt er. Dies senkt die Temperatur unter den Paneelen – auf die gleiche Art und Weise, wie Restaurantnebel das Essen im Freien bei sengender Hitze erträglich machen. Die Forscher berechneten, dass der Kühleffekt zu einem Anstieg der Stromerzeugung um 3 Prozent während der Vegetationsperiode führte.
Im sonnigen Flachland in der Nähe von Boulder, Colorado, arbeiten Barron-Gafford und sein Team auch mit Jack’s Solar Garden zusammen, einer ehemaligen Heufarm, die jetzt 5 Hektar Gemüse unter Sonnenkollektoren anbaut und mehrere Pflanzensorten testet, um zu sehen, welche im Halbschatten gedeihen . Normalerweise müssten diese Pflanzen zweimal täglich gegossen werden. Bei den Panels reicht jeder zweite Tag, sagt Barron-Gafford.
Im relativ gemäßigten Nordosten der University of Massachusetts, Amherst, verbrachten Forscher fünf Jahre damit, Brokkoli, Mangold, Grünkohl und Paprika unter Sonnenkollektoren anzubauen. Dort hatten die Solarparzellen in der Regel etwas geringere Ernteerträge als die Kontrollen, aber während der heißeren Jahreszeit 2016 gleichwertige Erträge – und das alles während sie wertvollen Strom produzierten. Forscher des Bundesstaates Oregon und des Indian Institute of Technology, Indore, haben kürzlich berechnet, dass die Nutzung von fast 1 Prozent des US-Ackerlandes für die Agrivoltaik – 8,3 Millionen Acres, etwa so groß wie Maryland – etwa 20 Prozent des Strombedarfs der Nation decken würde, derzeit als Kohle tut, während sie reichlich Nahrungsmittel produziert und 100.000 neue Arbeitsplätze schafft. Dies, schrieben sie, wäre eine „seltene Chance für echte Synergien: mehr Nahrung, mehr Energie, geringerer Wasserbedarf, geringere CO2-Emissionen und wohlhabendere ländliche Gemeinden“.
Weder Solarentwickler noch Landwirte haben bisher Appetit auf die geschätzten jährlichen Investitionen von 9,4 Milliarden US-Dollar gezeigt, die erforderlich sind, um das oben beschriebene Kunststück zu vollbringen. Aber das Inflationsminderungsgesetz – das über 10 Jahre 20 Milliarden Dollar für landwirtschaftliche Erhaltungsprogramme und den Ausbau der Solarenergie bereitstellt – könnte der Ansporn sein. „Wir können Solarenergie an weniger effizienten Orten wie Dächern installieren“, sagt Barron-Gafford, oder „mitten im Nirgendwo, wo es niemand sieht – aber dann zahlen Sie für all diese Übertragungsleitungen“, und die Arbeitsplätze sind weit entfernt von der Bevölkerung Zentren. Die besten Standorte, sagt er, seien am Stadtrand, „wo viel Lebensmittel produziert werden“. Dort können Landwirte eine neue Einnahmequelle erschließen, um den Lebensmittelverkauf zu ergänzen: für die Stromerzeugung bezahlt zu werden – und obendrein ein wenig Schatten zu genießen.