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Potential of Agrovoltaic Systems to Reduce Land Use Competition Between Food and Energy Production

Potential of Agrovoltaic Systems to Reduce Land Use Competition Between Food and Energy Production
Projektteam:

Ketzer, Daniel (Dissertation)

Starttermin:

2013

Endtermin:

2017

Forschungsbereich:

Nachhaltigkeit und Umwelt

Projektbeschreibung

Die Produktion von Biomasse für Nahrungsmittel, Futter und Energie sowie Erneuerbare Energie-Technologie wie z.B. Freiflächenphotovoltaik (FF-PV) haben einen großen Flächenbedarf. In dicht besiedelten Ländern wie Deutschland führt die Förderung von Erneuerbaren Energien zu einer Flächen-Konkurrenz zwischen dem Anbau von Energiepflanzen und Kulturpflanzen, aber auch vermehrt zur Konkurrenz mit FF-PV-Anlagen. Bestehende Studien haben gezeigt, dass FF-PV hauptsächlich auf Ackerfläche gebaut wurde und nicht - wie ursprünglich geplant - auf Konversionsflächen oder versiegelten Böden. Mit der erwarteten Wettbewerbsfähigkeit der Photovoltaik werden Ackerflächen für die Planung neuer Anlagen wirtschaftlich interessant. Positive Effekte für die Umwelt, die durch die Substitution fossiler Energie entstehen, werden dann durch die Verdrängung von Kulturpflanzen zunichte gemacht. Dies führt zu Landnutzungskonflikten zwischen landwirtschaftlicher Produktion und Energieproduktion.

Eine mögliche Strategie zur Verringerung dieser Konflikte ist Agrophotovoltaik (APV), eine Technologie, die Photosynthese und FF-PV kombiniert. Hierbei wird auf Ackerfläche Biomasse (z.B. Gemüse) produziert, die durch aufgeständerte PV-Module überbaut wird. Diese kombinierte Nutzung reduziert Konflikte um begrenzte fruchtbare Böden zwischen der Nahrungsmittelindustrie und der Energiewirtschaft. Außerdem werden Konflikte zu Tourismus, Naherholung und Inanspruchnahme von Flächen durch Urbanisierung reduziert. Hierdurch entstehen durch die symbiotische Nutzung unter Umständen Vorteile gegenüber traditioneller Biomasseproduktion, da Hitzestress für Pflanzen reduziert und die Wasserversorgung stabilisiert werden könnte.

„System Dynamics“-Methoden werden in diesem Projekt angewandt, um techno-ökonomische Wechselwirkungen zu analysieren. Mittels Szenarien werden die Auswirkungen von natürlichen, politischen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen abgebildet. Zusätzlich werden soziale und umweltbezogene Auswirkungen von APV in verschiedenen Regionen berücksichtigt. Die Potentialanalyse wird mit einem quantitativen Computer-Modell durchgeführt, das mit einem auf Geographischen Informationssystemen (GIS) basierenden Modell gekoppelt wird. Dieses bezieht verschiedene geographische Faktoren (z.B. Strahlung, Hydrologie- und Bodenparameter, Digitales Geländemodell) ein. Zum Schluss wird das Potential von APV mit dem anderer Erneuerbarer Energien, wie Energiepflanzen (z.B. Mais) und Freiflächen-PV, verglichen.

Administrative Daten

Referent: Peter Schlyter, PhD, Stockholms universitet, Schweden
Koreferent: Dr. Christine Rösch
Bezugnehmende Projekte: APV-RESOLA
Doktoranden bei ITAS: siehe Promovieren am ITAS

Kontakt

Daniel Ketzer, M.Sc.
Karlsruher Institut für Technologie (KIT)
Institut für Technikfolgenabschätzung und Systemanalyse (ITAS)
Postfach 3640
76021 Karlsruhe