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

De zon biedt een onuitputtelijke voorraad schone energie, maar het oogsten ervan vereist ruimte. Terwijl landen wedlopen om fossiele brandstoffen te vervangen door zonne-energie, schieten uitgestrekte velden met op de grond gemonteerde zonnepanelen als paddenstoelen uit de grond in het landschap. Deze verschuiving brengt een bekende spanning met zich mee: de behoefte aan elektriciteit botst met de behoefte aan het behoud van de natuur en het verbouwen van voedsel. Jarenlang heeft het debat zich gecentreerd rond de vraag of zonneparken habitats vernietigen of simpelweg land bezetten dat voor iets anders gebruikt had kunnen worden. Wetenschappers en planners proberen al lang de efficiëntie van deze installaties te meten, waarbij ze een eenvoudige vraag stellen: hoeveel vermogen kunnen we halen uit een specifieke lap grond? Het standaardantwoord is geweest om de energieopbrengst per vierkante meter te tellen, waarbij het land wordt behandeld als een eendoelige fabriek voor elektriciteit. Echter, dit nauwe perspectief mist een cruciale mogelijkheid. Wat als een zonnepark meer kon doen dan alleen stroom genereren? Wat als het ook de natuurstand kan ondersteunen, gewassen kan laten groeien of beschadigde bodems kan herstellen, allemaal tegelijkertijd? Dit concept, bekend als multifunctioneel landgebruik, suggereert dat een enkele locatie meerdere meesters kan dienen, maar het meten van de werkelijke waarde ervan is moeilijk gebleken. Bestaande instrumenten schieten vaak tekort in het vastleggen van de complexe realiteit van een zonnepark dat ook een weide of een graasweide is.

Een team onderzoekers van de BOKU Universiteit in Wenen zette zich in om dit meetprobleem op te lossen door naar reële zonne-installaties in heel Oostenrijk te kijken. Ze vertrouwden niet op computermodellen of theoretische scenario's; in plaats daarvan bezochten ze acht specifieke zonneparken die al werkzaam waren met dubbele doeleinden. Deze locaties varieerden van panelen gebouwd boven voormalige stortplaatsen tot velden waar schapen graasden onder de zonnestructuren. De onderzoekers interviewden de mensen die deze locaties hadden gebouwd en beheren, maakten gedetailleerde aantekeningen over de vegetatie en observeerden hoe het land werd gebruikt. Ze ontdekten dat hoewel deze multifunctionele locaties in de praktijk succesvol waren, de standaardmanier om hun efficiëntie te berekenen misleidend was. Wanneer zij de traditionele methode toepasten, die simpelweg de totale energieopbrengst deelt door het totale oppervlak, leken de multifunctionele locaties minder efficiënt dan een standaard zonnepark. Dit komt doordat de panelen verder uit elkaar staan om licht de onderliggende grassen te laten bereiken, of omdat een deel van het land wordt gewijd aan bloemenstroken in plaats van aan elektriciteitsopwekking. De oude wiskunde suggereerde dat deze locaties een slecht gebruik van land waren, maar de onderzoekers wisten dat dit een onvolledig beeld was. Het land deed meer werk, maar niet het soort werk waar de oude formule voor ontworpen was.

Om dit op te lossen, ontwikkelde het team een nieuwe manier van denken, genaamd de Multi Land Use Effectiveness-methode. In plaats van alleen watts te tellen, behandelt deze benadering het zonnepark als een verzameling van verschillende landschapselementen, elk met een eigen waarde. Stel je een zonnepark niet voor als één blok metaal en glas, maar als een lappendeken van verschillende elementen: sommige delen zijn voor elektriciteit, sommige voor het grazen van schapen, sommige voor wilde bloemen en sommige voor hagen. De onderzoekers kenden een waarde toe aan elk van deze stukjes op basis van hoeveel het land verbeterde in vergelijking met de vorige staat. Als een locatie bijvoorbeeld voorheen gewassen verbouwde met intensief gebruik van pesticiden, werd de overstap naar een zonnepark met wilde bloemen en zonder chemicaliën geteld als een aanzienlijke winst voor de natuur. Als een locatie een hek had dat de beweging van dieren blokkeerde, werd dat als een verlies geteld. Door deze winsten en verliezen over de gehele locatie bij elkaar op te tellen, konden ze één score berekenen die de totale waarde van het land reflecteerde, inclusief zowel energie als natuur.

Toen ze deze nieuwe methode toepasten op een van hun casestudies, een zonnepark dat verschillende soorten installaties binnen één enkel gebied integreerde, veranderden de resultaten drastisch. Deze specifieke locatie bestond uit een mix van systemen, waaronder een standaard grondmontage-array, een bovenliggend bifaciaal systeem gecombineerd met appelcultuur, en een rotatiesysteem met tracking PV, naast toegewezen ecologische zones. Onder het oude systeem leek de locatie inefficiënt omdat deze minder elektriciteit per hectare produceerde dan een dichtbebouwd zonnepark. Onder de nieuwe methode toonde de locatie een duidelijke winst. De onderzoekers berekenden dat het land effectief het werk deed van een groter oppervlak. Specifiek bood deze 5,2 hectare grote locatie met zijn mix van zonnepanelen, begrazing en wilde bloemen voordelen die gelijkstonden aan wat er nodig zou zijn geweest op ongeveer 7 hectare land als die functies op verschillende plaatsen gescheiden waren geweest. Met andere woorden, door de gebruiken te combineren, bespaarde de locatie ongeveer 1,4 hectare land dat anders nodig zou zijn geweest om hetzelfde resultaat te bereiken. Deze bevinding suggereert dat het meest efficiënte landgebruik niet altijd de methode is die de meeste panelen in de kleinste ruimte propt, maar de methode die energie integreert met andere vitale functies.

De studie benadrukte ook de praktische uitdagingen die blijven bestaan. De onderzoekers vonden dat de constructiefase van deze zonneparken vaak de meest schadelijke tijd is voor het lokale ecosysteem, waarbij zware machines de bodem verdichten en hekken de beweging van dieren afsnijden. Zelfs bij de best ontworpen locaties waren hekken vaak wettelijk vereist voor de veiligheid, wat barrières creëerde voor de fauna. Het team merkte op dat hoewel sommige exploitanten de hekken wilden verwijderen om dieren vrij te laten bewegen, regelgeving hen vaak dwong ze te behouden. Ze vonden echter ook dat eenvoudige aanpassingen, zoals het laten van openingen onder de hekken voor kleine dieren of het planten van houtwallen in plaats van massieve barrières, een verschil konden maken. Het onderzoek bevestigde dat deze multifunctionele systemen geen theoretische ideeën zijn, maar al succesvol worden gebouwd en beheerd in Oostenrijk. De exploitanten rapporteerden dat het integreren van begrazing door schapen of wilde bloemenweiden niet alleen mogelijk was, maar ook de relatie van de locatie met de lokale gemeenschap en het milieu vaak verbeterde.

Uiteindelijk betoogt het artikel dat we de manier waarop we zonneprojecten evalueren moeten veranderen. De huidige focus op het maximaliseren van de vermogensopbrengst per vierkante meter is te beperkt om de toekomst van hernieuwbare energie te leiden. Als we zonne-energie willen uitbreiden zonder de natuur te vernietigen, moeten we het land waarderen voor alles wat het kan doen, niet alleen voor de elektriciteit die het produceert. De nieuwe methode voorgesteld door de onderzoekers biedt een praktisch instrument voor planners en beleidsmakers om de volledige waarde van deze locaties te zien. Het laat zien dat hernieuwbare energie en het behoud van biodiversiteit geen vijanden hoeven te zijn. Door een kader te gebruiken dat de voordelen van de natuur meet naast de voordelen van energie, kunnen we zonneparken ontwerpen die niet alleen elektriciteitscentrales zijn, maar levende landschappen die de transitie naar een schonere toekomst ondersteunen. De studie concludeert dat met de juiste planning en prikkels, deze dual-use systemen de concurrentie om land kunnen omzetten in een samenwerking, waardoor ruimtes ontstaan die productief zijn voor zowel mensen als de planeet.