From Solar Fields to Multifunctional Landscapes: Assessing the Effectiveness of Multifunctional Ground-Mounted PV Systems

Die Sonne bietet eine unerschöpfliche Quelle sauberer Energie, doch deren Nutzung erfordert Platz. Während Nationen darum wetteifern, fossile Brennstoffe durch Solarenergie zu ersetzen, entstehen in der Landschaft riesige Felder mit am Boden montierten Solarmodulen. Dieser Wandel bringt einen vertrauten Konflikt mit sich: Der Bedarf an Elektrizität kollidiert mit dem Bedürfnis, die Natur zu bewahren und Nahrungsmittel anzubauen. Seit Jahren dreht sich die Debatte darum, ob Solarparks Lebensräume zerstören oder lediglich Land besetzen, das für andere Zwecke genutzt werden könnte. Wissenschaftler und Planer versuchen seit langem, die Effizienz dieser Anlagen zu messen, indem sie eine einfache Frage stellen: Wie viel Energie können wir aus einem bestimmten Stück Erde gewinnen? Die Standardantwort besteht darin, den Energieertrag pro Quadratmeter zu zählen und das Land als einzweckgerichtete Fabrik für Elektrizität zu behandeln. Doch diese enge Sichtweise übersieht eine entscheidende Möglichkeit. Was wäre, wenn ein Solarpark mehr tun könnte, als nur Strom zu erzeugen? Was wäre, wenn er gleichzeitig Lebensräume unterstützen, Nutzpflanzen anbauen oder geschädigte Böden regenerieren könnte? Dieses Konzept, bekannt als multifunktionale Landnutzung, legt nahe, dass ein einzener Standort mehreren Herren dienen kann, aber die Messung seines wahren Wertes hat sich als schwierig erwiesen. Bestehende Instrumente scheitern oft daran, die komplexe Realität eines Solarparks zu erfassen, der gleichzeitig eine Wiese oder eine Weide ist.

Ein Team von Forschern der BOKU Universität in Wien setzte sich zum Ziel, dieses Messproblem zu lösen, indem es sich reale Solaranlagen in ganz Österreich ansah. Sie verließen sich nicht auf Computermodelle oder theoretische Szenarien; stattdin besuchten sie acht spezifische Solarparks, die bereits mit dualen Zwecken betrieben wurden. Diese Standorte reichten von Solarparks über ehemaligen Deponien bis hin zu Feldern, auf denen Schafe unter den Solaranlagen grasten. Die Forscher interviewten die Menschen, die diese Standorte gebaut und verwaltet, machten detaillierte Notizen zur Vegetation und beobachteten, wie das Land genutzt wurde. Sie fanden heraus, dass diese multifunktionalen Standorte in der Praxis zwar erfolgreich waren, die herkömmliche Art der Berechnung ihrer Effizienz jedoch irreführend war. Wenn sie die traditionelle Methode anwandten, bei der einfach der gesamte Stromertrag durch die Gesamtfläche dividiert wird, erschienen die multifunktionalen Standorte weniger effizient als ein Standard-Solarpark. Dies liegt daran, dass die Paneele weiter auseinander platziert sind, um Licht für das Gras darunter durchzulassen, oder weil etwas Land für Blumenstreifen statt für die Stromerzeugung reserviert ist. Die alte Mathematik legte nahe, dass diese Standorte eine schlechte Landnutzung darstellten, aber die Forscher wussten, dass dies ein unvollständiges Bild war. Das Land leistete mehr Arbeit, nur nicht die Art von Arbeit, für die die alte Formel konzipiert war.

Um dies zu korrigieren, entwickelte das Team eine neue Denkweise namens „Multi Land Use Effectiveness“-Methode. Anstatt nur Watt zu zählen, betrachtet dieser Ansatz den Solarpark als eine Sammlung verschiedener Landschaftselemente, von denen jedes seinen eigenen Wert besitzt. Stellen Sie sich ein Solarfeld nicht als einen einzigen Block aus Metall und Glas vor, sondern als eine Patchwork-Decke aus verschiedenen Elementen: Einige Teile sind für Elektrizität da, einige für die Schafbeweidung, einige für Wildblumen und einige für Hecken. Die Forscher ordneten jedem dieser Abschnitte einen Wert zu, basierend darauf, wie sehr er das Land im Vergleich zu seinem vorherigen Zustand verbesserte. Wenn beispielsweise ein Standort zuvor Nutzpflanzen mit intensivem Pestizideinsatz anbaute, wurde der Wechsel zu einem Solarpark mit Wildblumen und ohne Chemikalien als bedeutender Gewinn für die Natur gezählt. Wenn ein Standort einen Zaun hatte, der Tierbewegungen blockierte, wurde dies als Verlust gezählt. Durch das Zusammenrechnen dieser Gewinne und Verluste über den gesamten Standort hinweg konnten sie einen einzelnen Wert berechnen, der den Gesamtnutzen des Landes widerspiegelt, einschließlich Energie und Natur.

Als sie diese neue Methode auf eine ihrer Fallstudien anwandten – einen Solarpark, der mehrere verschiedene Installationstypen innerhalb eines einzigen Gebiets integriert –, änderten sich die Ergebnisse dramatisch. Dieser spezifische Standort verfügte über eine Mischung aus Systemen, darunter eine Standard-Freiflächenanlage, ein darüber hängendes bifaziales System in Kombination mit Apfelanbau sowie ein Rotationskultursystem mit Tracking-PV sowie dedizierte ökologische Zonen. Unter dem alten System sah der Standort ineffizient aus, weil er weniger Elektrizität pro Hektar produzierte als ein dichter Solarpark. Unter der neuen Methode zeigte der Standort einen klaren Gewinn. Die Forscher berechneten, dass das Land effektiv die Arbeit einer größeren Fläche leistete. Konkret bot der 5,2 Hektar große Standort mit seiner Mischung aus Solarpaneelen, Beweidung und Wildblumen Vorteile, die denen von etwa 7 Hektar Land entsprachen, wenn diese Funktionen an verschiedenen Orten getrennt worden wären. Mit anderen Worten: Durch die Kombination der Nutzungen sparte der Standort etwa 1,4 Hektar Land ein, das andernfalls benötigt worden wäre, um das gleiche Ergebnis zu erzielen. Dieser Befund legt nahe, dass die effizienteste Landnutzung nicht immer diejenige ist, die die meisten Paneele auf den kleinsten Raum packt, sondern diejenige, die Energie mit anderen lebenswichtigen Funktionen integriert.

Die Studie hob auch die verbleibenden praktischen Herausforderungen hervor. Die Forscher fanden heraus, dass die Bauphase dieser Solarparks oft die schädlichste Zeit für das lokale Ökosystem ist, wenn schwere Maschinen den Boden verdichten und Zäune die Bewegung von Tieren einschränken. Selbst in den am besten konzipierten Anlagen waren Zäune oft gesetzlich vorgeschrieben, um die Sicherheit zu gewährleisten, was Barrieren für die Tierwelt schuf. Das Team stellte fest, dass zwar einige Betreiber die Zäune entfernen wollten, um Tieren die freie Bewegung zu ermöglichen, Vorschriften sie jedoch oft dazu zwangen, sie beizubehalten. Sie fanden jedoch auch, dass einfache Anpassungen, wie etwa Lücken unter den Zäunen für kleine Tiere zu lassen oder Hecken anstelle von massiven Barrieren zu pflanzen, einen Unterschied machen könnten. Die Forschung bestätigte, dass diese multifunktionalen Systeme keine rein theoretischen Ideen sind, sondern bereits in Österreich erfolgreich gebaut und verwaltet werden. Die Betreiber berichteten, dass die Integration von Schafbeweidung oder Wildblumenwiesen nicht nur möglich war, sondern oft auch die Beziehung des Standorts zur lokalen Gemeinschaft und Umwelt verbesserte.

Letztendlich argumentiert die Arbeit, dass wir die Bewertung von Solarenergieprojekten ändern müssen. Der derzeitige Fokus auf die Maximierung des Stromausstoßes pro Quadratmeter ist zu begrenzt, um die Zukunft der erneuerbaren Energien zu gestalten. Wenn wir die Solarenergie ausbauen wollen, ohne die Natur zu zerstören, müssen wir das Land für alles wertschätzen, was es leisten kann, und nicht nur für die Elektrizität, die es produziert. Die von den Forschern vorgeschlagene neue Methode bietet ein praktisches Werkzeug für Planer und politische Entscheidungsträger, um den vollen Wert dieser Standorte zu erkennen. Sie zeigt, dass erneuerbare Energien und der Erhalt der biologischen Vielfalt keine Feinde sein müssen. Indem wir einen Rahmen nutzen, der die Vorteile der Natur neben den Vorteagen der Energie zählt, können wir Solarparks gestalten, die nicht nur Kraftwerke sind, sondern lebendige Landschaften, die den Übergang zu einer saubereren Zukunft unterstützen. Die Studie kommt zu dem Schluss, dass wir mit der richtigen Planung und den entsprechenden Anreizen diese dualen Nutzungssysteme nutzen können, um den Wettbewerb um Land in eine Kollaboration zu verwandeln – und Räume zu schaffen, die sowohl für Menschen als auch für den Planeten produktiv sind.