Solar panels, livestock and plants can live well side by side.
Agri-PV: Zonnepanelen en landbouw combineren tot een win-win resultaat
Zonne-installaties zijn ruimte-intensief en kunnen soms strijden om land dat anders voor andere doeleinden zou worden gebruikt. In verschillende landen worden nu pogingen ondernomen om landbouw te combineren met zonne-energie. Statkraft ontwikkelt dergelijke projecten zowel in Italië als in Nederland.
Martijn van der Pouw is business developer en werkt aan de ontwikkeling van zonne-energieprojecten voor Statkraft in Nederland, gevestigd in 's-Hertogenbosch.
Costanza Rizzo werkt aan de ontwikkeling van zonne-energieprojecten voor Statkraft in Italië, gevestigd in Milaan.
Je zou denken dat zonneparken het meest geschikt zijn in droge en zonnige omgevingen, zoals in een woestijn, maar dat is niet het geval. De zonnecellen werken beter met wat vochtigheid, en typisch agrarische gebieden zijn het meest geschikt. Dit zijn echter gebieden die al onder grote druk staan, waardoor er een belangenconflict ontstaat tussen de productie van voedsel en de productie van energie.
Dus waarom zou je landbouw niet combineren met zonnepanelen in hetzelfde gebied? Het is geen nieuw idee. Agri-PV (ook wel agrivoltaics, agrophotovoltaics, of agri-solar genoemd) wordt al tientallen jaren besproken, maar pas de laatste jaren is het zeer relevant geworden om projecten op grotere schaal te ontwikkelen.
De wereld heeft meer hernieuwbare energie nodig en zonne-energie is ongetwijfeld een groot deel van de oplossing, niet in de laatste plaats in landen met het hele jaar door veel zon.
Strijd om land
"Het combineren van zonne-energie met landbouw lijkt een heel verstandig idee, zeker in een land waar de concurrentie om grond moordend is", zegt Martijn van der Pouw, business developer bij Statkraft Nederland.
Nederland is een voorbeeld van een land waar de behoefte aan nieuwe duurzame energie groot is, maar de toegang tot beschikbare ruimte voor zonneparken klein is door concurrentie om grond.
"Agri-PV kan het landconflict tussen duurzame energieproductie en landbouwproductie oplossen", zegt van der Pouw. Hij benadrukt dat het primaire gebruik van de grond in agri-PV-installaties altijd landbouw moet zijn, terwijl energieproductie geïntegreerd is in de landbouwpraktijk.
"Er zijn meerdere zonneparken waar schapen tussen de panelen grazen, maar dit is niet wat wij in Nederland normaal zouden vinden bij agrivoltaïsch combinatiegebruik. Het is gewoon een makkelijke manier van groenonderhoud. In een agri-PV project is het doel om hoogwaardig voedsel, groenten, bessen of fruit te produceren, en tegelijkertijd energie te produceren.
Gewoonlijk zal het dubbele gebruik zowel de landbouwproductie als de energieproductie verminderen in vergelijking met het gebruik van dezelfde grond voor de een of de ander.
"Een algemene doelstelling is dat de landbouwproductie minimaal 70 procent moet zijn van wat het was voordat de zonnepanelen werden geplaatst", zegt Martijn van der Pouw.
"Nu, als de zonne-installatie in het agri-PV-systeem ook 70 procent produceert van wat het zou hebben geproduceerd in een standaard zonne-energiecentrale zonder gebruik in de landbouw, wordt het gebied effectief voor 140 procent gebruikt in vergelijking met alleen landbouw of alleen zonne-energie."
Voor de boer die zijn land verhuurt voor energieopwekking zou dat goed nieuws kunnen zijn. Naast het rendement uit de landbouw krijgt hij ook inkomsten uit de opwekking van elektriciteit. Dit kan zowel de inkomensstroom stabiliseren als vergroten.
Zonne-energie speelt een steeds belangrijkere rol in het wereldwijde energiesysteem en zonne-energie is nu de snelst groeiende energiebron ter wereld. Statkraft ontwikkelt en bezit zonne-energiecentrales en is voortdurend op zoek naar nieuwe mogelijkheden om het bedrijf uit te breiden.
Solar power in Statkraft
Opens in new tab or windowVerschillende soorten gewassen
Het lijkt misschien een makkelijke oplossing om wat zonnepanelen tussen rijen sla te plaatsen, maar een goede wisselwerking tussen zonne-energie en landbouw realiseren is toch wat ingewikkelder. Het ontwerp van de zonne-installatie, de microklimatologische omstandigheden en het soort gewassen zijn allemaal factoren die bepalen of het project duurzaam is of niet.
"Zonnepanelen in een veld zullen noodzakelijkerwijs een schaduw werpen. Voor sommige gewassen kan dat gunstig zijn, voor andere niet. In Noord-Europa lijkt agrivoltaïsche productie geschikt te zijn voor gewassen als uien, granen, aardappelen en knolgewassen, misschien ook aardbeien of frambozen. In gebieden waar de zon intenser is, kunnen zonnepanelen de verdamping verminderen en de basis leggen voor een hogere productie dan anders. In Zuid-Europa kunnen zonnepanelen waarschijnlijk gecombineerd worden met wijnstokken of olijfstruiken", zegt van der Pouw.
"Er vinden nu veel experimenten plaats om uit te zoeken welke teelten het meest geschikt zijn voor deze combinatie en waar ze het best renderen."
Vast of roterend
Om gecombineerd gebruik mogelijk te maken, moeten de zonnepanelen zo worden geplaatst dat zowel mensen als machines er tussen- of onderdoor kunnen bewegen om de gewassen te verzorgen of te oogsten. Zonnepanelen moeten ook van tijd tot tijd worden schoongemaakt om ze goed te laten werken.
De zonnepanelen kunnen vast zijn, maar ook flexibel en roteerbaar. Als ze draaien, zullen de schaduwen ervan de hele dag door bewegen. Als ze vastzitten, staat de grond eronder op gezette tijden in de zon of in de schaduw. Planten reageren verschillend op variaties in licht en schaduw, voor sommigen kan het gunstig zijn, terwijl anderen een verminderde groei ervaren.
"Dit is ook een van de dingen die we moeten uitzoeken door middel van proeven", zegt van der Pouw.
"Er zijn verschillende parameters die zowel de productie van de zonnecellen als de landbouwproductie kunnen beïnvloeden. Het doel is natuurlijk om de synergie te vinden tussen optimale groeiomstandigheden voor de planten en de best mogelijke PV-oplossing die de meeste energie levert ".
Eigen ontwerp
De zonnepanelen die op landbouwgrond worden geplaatst zijn niet dezelfde als die je op het dak van een gebouw of in een regulier zonnepark zou leggen.
"In het veld bestaat er concurrentie voor elk zonnestraal", zegt Martijn van der Pouw.
“Moet het licht naar elektriciteit of fotosynthese gaan? Bij het combineren van zonne-energie met landbouw kan het nodig zijn om zonnepanelen te gebruiken die meer licht doorlaten of op grotere afstand worden geplaatst om het licht beter bij de gewassen te laten komen. Het ontwerp zal worden bepaald door wat voor soort gewassen er zullen worden verbouwd, "zegt hij.
"Om de best mogelijke groeiomstandigheden te creëren, zouden we sensoren in het veld kunnen gebruiken die communiceren met computers die op hun beurt de panelen aansturen en ervoor zorgen dat in verschillende groeifasen aan de lichtbehoefte van de gewassen wordt voldaan.
Uitdagingen voor machines
De moderne landbouw is sterk afhankelijk van machines, dus als agrivoltaïsche productie wil werken, moeten zonneparken zo worden ontworpen dat machines kunnen worden gebruikt. Dit vereist dat er een bepaalde afstand moet zijn tussen de zonnepanelenreeksen, of dat ze zo hoog boven de grond worden geplaatst dat de machines eronder kunnen rijden.
"Bij sommige projecten zijn de zonnepanelen vijf meter boven de grond geplaatst. Dan is het gebruik van landbouwmachines geen probleem", zegt Costanza Rizzo, Agri-PV Senior Developer bij Statkraft Italië. Ze maakt deel uit van het ontwikkelingsteam dat werkt aan de ontwikkeling van agri-PV projecten in haar thuisland.
"Het nadeel van deze oplossing is dat het erg duur is en momenteel onrendabel zonder subsidies. Daarom zijn we van plan om in onze projecten panelen op de grond te gebruiken, op iets meer dan twee meter hoogte", zegt ze.
Om de uitdaging van de landbouwmachines op te lossen, zijn de panelen roterend. Hiermee kunnen ze de hele dag de zon volgen, maar ook verticaal kantelen zodat een tractor tussen de rijen zonnepanelen door kan.
Onderzoek
Om meer kennis te vergaren over de impact van agrivoltaïsche energie op gewassen en om de belangrijkste agronomische aspecten te onderzoeken, is Statkraft Italië een onderzoekssamenwerking aangegaan met de Universiteit van Bari Aldo Moro in Zuid-Italië. Het project "Agrophotovoltaics for a sustainable future" zal bijdragen aan de ontwikkeling van methodes en technologie om de beste oplossingen te vinden voor het combineren van landbouw en energieproductie.
In het project wordt ook gekeken welke gewassen het meest geschikt zijn voor dit soort combinatiegebruik, hoe de zonnepanelen moeten worden ontworpen en welke uitdagingen moeten worden opgelost op het gebied van machinegebruik, oogsten en milieuoverwegingen.
Scepticisme
Naast de puur technische uitdagingen is het ook belangrijk om boeren en overheden mee te krijgen. Costanza Rizzo geeft toe dat ze te maken hebben gehad met veel scepsis bij boeren en hun organisaties, maar dat is aan het veranderen.
"De scepsis die we zijn tegengekomen, is deels te wijten aan het feit dat veel mensen het concept niet volledig begrijpen, en deels omdat ze niet geloven dat het zal werken.
Daarom werken we er constant aan om verschillende belanghebbenden lokaal te betrekken om kennis te verspreiden en erover te praten welke voordelen zo'n combinatiegebruik kan opleveren', zegt ze.
"In Zuid-Italië zijn er de afgelopen jaren veel droogtes geweest, waardoor de landbouw veeleisender en minder aantrekkelijk is geworden. Als we kunnen aantonen dat zonnepanelen kunnen bijdragen aan een gunstiger microklimaat en betere groeiomstandigheden in een droog klimaat, dan zal dat hopelijk meer mensen overtuigen", zegt ze.
Statkraft onderzoekt onder meer de mogelijkheid om zonnepanelen te combineren met superintensieve olijfproductie, een productiemethode waarbij de dichtheid van bomen hoger is dan normaal, om machinaal oogsten mogelijk te maken. Tomatenproductie kan ook relevant zijn om te combineren met zonnepanelen. Tomaten hebben bij voorkeur veel zon en warmte, maar in een steeds droger en warmer klimaat kunnen maatregelen om schaduw te creëren en verdamping tegen te gaan nuttig zijn.
Alle agri-PV projecten van Statkraft Italië bevinden zich momenteel in de ontwikkelingsfase, maar ze hoopt dat ze de eerste al in de eerste helft van 2023 kunnen realiseren.
In Spanje heeft Statkraft ook zonneparken in bedrijf waar tussen de zonnepanelen schapen grazen. De video is van de zonne-energiecentrale Talayuela in Cáceres in de regio Extremadura, een van de grootste zonne-energiecentrales van Europa: (Video)
Sociale duurzaamheid
Willen we draagvlak krijgen voor projecten als deze, dan is het belangrijk om de meerwaarde daarvan lokaal te kunnen laten zien, zowel economisch als maatschappelijk. Niemand wil zonnepanelen in het veld als het geen winst oplevert. Een element is natuurlijk meer lokale energieproductie, wat boeren meer en stabielere inkomens kan opleveren, terwijl elektrificatie de landbouwproductie kan verduurzamen.
"Tegelijkertijd moeten projecten niet alleen nuttig zijn voor boeren, maar voor de hele lokale gemeenschap", zegt Costanza Rizzo. Ontwikkeling en exploitatie kunnen lokale banen creëren, maar ook bijdragen aan de sociale duurzaamheid van projecten.
"Het kan gaan om het creëren van ruimtes in de agri-PV parken die toegankelijk zijn voor lokale gemeenschappen, zoals fietspaden, wandelgebieden of ruimte voor educatieve activiteiten voor kinderen, met als doel lokale gemeenschappen de echte eigenaar van onze projecten te maken", zegt Rizzo.
"Veel gebieden in Zuid-Italië missen middelen en investeringen die een sterke sociale impact hebben. Het is belangrijk dat we laten zien dat we niet alleen op zoek zijn naar een snelle overwinning, maar dat we een verantwoordelijke speler zijn met een langetermijnperspectief die kan helpen een duurzame toekomst te creëren voor de lokale gemeenschap."
