Solarfarmland?

Solarenergie entwickelt sich schnell zu einer wichtigen Energiequelle. Der Markt für Solarenergie ist in den letzten Jahren massiv gewachsen und wird in den USA bis 2030 voraussichtlich immer noch um 15,4 % CAGR wachsen.

Solar is quickly becoming a major energy source. The market for solar energy has grown massively over the last few years and is still expected to grow by 15.4% CAGR in the US until 2030.

Solarenergie entwickelt sich schnell zu einer wichtigen Energiequelle. Der Markt für Solarenergie ist in den letzten Jahren massiv gewachsen und wird in den USA bis 2030 voraussichtlich immer noch um 15,4 % CAGR wachsen.

Source: Grand View Research

Quelle: Grand View Research

The West's adoption of solar energy is actually dwarfed by the global growth of solar energy, with China leading the charge, as it is responsible for more solar power project pipelines than the rest of the world combined.

Tatsächlich wird die Einführung der Solarenergie im Westen durch das weltweite Wachstum der Solarenergie in den Schatten gestellt, wobei China an der Spitze steht, da das Land für mehr Solarenergieprojektpipelines verantwortlich ist als der Rest der Welt zusammen.

China has been ramping up its renewable energy capacity year on year, installing more solar power between 2023 and 2024 than the previous three years combined, and more than the total global capacity installed in 2023.

China hat seine Kapazität für erneuerbare Energien Jahr für Jahr ausgebaut und zwischen 2023 und 2024 mehr Solarstrom installiert als in den drei Jahren zuvor zusammen und mehr als die gesamte weltweite Kapazität, die im Jahr 2023 installiert wurde.

This has put the Asian giant on track to achieve an installed wind and solar capacity of 1,200 GW by the end of the year, putting it six years ahead of the government goal.

Damit ist der asiatische Riese auf dem besten Weg, bis Ende des Jahres eine installierte Wind- und Solarkapazität von 1.200 GW zu erreichen und liegt damit sechs Jahre über dem Regierungsziel.

Source: Energy Wind Down Media

Quelle: Energy Wind Down Media

This has led important publications like The Economist to literally call it a new age. We explored what new technology will make it a reality in “The Solar Age – A Bright Future To Mankind”.

Dies hat dazu geführt, dass wichtige Publikationen wie The Economist buchstäblich von einem neuen Zeitalter sprechen. Wir haben untersucht, welche neue Technologie dies in „The Solar Age – A Bright Future To Mankind“ Wirklichkeit werden lässt.

Source: The Economist

Quelle: The Economist

Progress in semiconductor manufacturing and a growing economy of scale in the production of solar panels has led to a steady decline in photovoltaic costs, which have become 30x cheaper since 1990. As a result, photovoltaic technology is now dominating the solar industry.

Fortschritte in der Halbleiterfertigung und wachsende Skaleneffekte bei der Produktion von Solarmodulen haben zu einem stetigen Rückgang der Photovoltaikkosten geführt, die seit 1990 um das 30-fache günstiger geworden sind. Infolgedessen dominiert die Photovoltaiktechnologie heute die Solarindustrie.

Source: EIA

Quelle: HIER

However, solar energy is starting to meet an issue. This is because solar is relatively low in energy density when looking at land usage.

Allerdings stößt die Solarenergie zunehmend auf ein Problem. Dies liegt daran, dass die Energiedichte der Solarenergie im Hinblick auf die Landnutzung relativ gering ist.

In fact, it is one of the least efficient energy sources regarding land usage, with only equally carbon-neutral wind, hydropower, and biomass scoring worse.

Tatsächlich ist es eine der am wenigsten effizienten Energiequellen im Hinblick auf die Landnutzung, wobei nur gleichermaßen CO2-neutrale Windkraft, Wasserkraft und Biomasse schlechter abschneiden.

Source: Wouter Beel Gravendeel

Quelle: Wouter Beel Gravendeel

This leads to situations where farmland or natural habitats get covered with solar panels for utility-scale solar farms. So, while this reduces carbon emissions, it comes with many unwanted side effects, from the destruction of natural habitats to the risk of erosion, especially in mountainous areas.

Dies führt dazu, dass Ackerland oder natürliche Lebensräume mit Solarmodulen für Solarparks im Versorgungsmaßstab abgedeckt werden. Dies reduziert zwar den CO2-Ausstoß, bringt jedoch viele unerwünschte Nebenwirkungen mit sich, von der Zerstörung natürlicher Lebensräume bis hin zur Erosionsgefahr, insbesondere in Berggebieten.

For example, in the Fujian province of China, you can see the entirety of these hills covered in solar panels.

In der chinesischen Provinz Fujian können Sie beispielsweise die gesamten Hügel sehen, die mit Sonnenkollektoren bedeckt sind.

Source: The Atlantic

Quelle: The Atlantic

Shortage Of Arable Land

Mangel an Ackerland

This is a growing problem, as we are already losing a lot of arable land every year, as much as 100 million hectares yearly. The largest factor in these losses is not solar farms but erosion, desertification, urbanization, poor farming practices, etc.

Dies ist ein wachsendes Problem, da wir bereits jedes Jahr eine Menge Ackerland verlieren, bis zu 100 Millionen Hektar pro Jahr. Der größte Faktor für diese Verluste sind nicht Solarparks, sondern Erosion, Wüstenbildung, Urbanisierung, schlechte landwirtschaftliche Praktiken usw.

However, this does not mean that the solution to one problem (carbon emissions) should become a problem for another major issue (arable land losses).

Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Lösung eines Problems (CO2-Emissionen) zum Problem eines anderen großen Problems (Verluste von Ackerland) werden sollte.

Some solutions are obvious, like utilizing rooftops, especially industrial buildings, but also residential ones. Using desert lands can be another option, but these are also fragile ecosystems, and removing dust consumes a lot of locally rare water resources.

Einige Lösungen liegen auf der Hand, etwa die Nutzung von Dächern, insbesondere von Industriegebäuden, aber auch von Wohngebäuden. Die Nutzung von Wüstengebieten kann eine weitere Option sein, aber auch hier handelt es sich um fragile Ökosysteme, und die Staubentfernung verbraucht viele lokal seltene Wasserressourcen.

These can be part of the solution, but for solar to replace fossil fuels entirely, it will need to keep growing at a double-digit rate for decades. And land usage will become an issue.

Diese können Teil der Lösung sein, aber damit die Solarenergie fossile Brennstoffe vollständig ersetzen kann, muss sie über Jahrzehnte hinweg im zweistelligen Bereich wachsen. Und die Landnutzung wird zum Problem werden.

So, the best solution would be to mix agricultural and power production, using a method called agrivoltaics (agriculture + photovoltaics).

Die beste Lösung wäre also die Kombination von Landwirtschaft und Stromerzeugung mit einer Methode namens Agrivoltaik (Landwirtschaft + Photovoltaik).

Source: Dezeen

Quelle: Dezeen

Farm Buildings

Wirtschaftsgebäude

The simplest way to integrate solar power into farms would be first to leverage farm buildings' remarkably large rooftop surfaces. From hay storage to garages and barns, many farm buildings have tall, large, uniform rooftops that are perfect for installing solar panels.

Der einfachste Weg, Solarenergie in landwirtschaftliche Betriebe zu integrieren, bestünde darin, zunächst die bemerkenswert großen Dachflächen landwirtschaftlicher Gebäude zu nutzen. Von der Heulagerung bis hin zu Garagen und Scheunen verfügen viele landwirtschaftliche Gebäude über hohe, große und gleichmäßige Dächer, die sich perfekt für die Installation von Sonnenkollektoren eignen.

Source: X/Twitter

Quelle: X/Twitter

While maybe not technically agrivoltaics, this is a first step that should have been taken yesterday.

Auch wenn dies technisch gesehen vielleicht keine Agrar-PV ist, ist dies ein erster Schritt, der schon gestern hätte unternommen werden sollen.

This should also be a key component in switching farming away from fossil fuels through a few complementary initiatives that will anyway be required for other forms of agrivoltaics:

Dies sollte auch eine Schlüsselkomponente bei der Umstellung der Landwirtschaft weg von fossilen Brennstoffen durch einige ergänzende Initiativen sein, die für andere Formen der Agri-PV ohnehin erforderlich sein werden:

Farming Power

Landwirtschaftliche Macht

The main issue with mixing farming and solar power generation is that in theory, both are competing for the same resource: sunlight.

Das Hauptproblem bei der Kombination von Landwirtschaft und Solarstromerzeugung besteht darin, dass beide theoretisch um dieselbe Ressource konkurrieren: Sonnenlicht.

Sunlight is after all the energy source of the plants being farmed, be it crops or the grass in a pasture. In a way, farming is already harvesting solar energy, although in the form of edible biomass instead of electricity.

Sonnenlicht ist schließlich die Energiequelle der Pflanzen, die angebaut werden, sei es bei Feldfrüchten oder beim Gras auf einer Weide. In gewisser Weise nutzt die Landwirtschaft bereits Sonnenenergie, allerdings in Form von essbarer Biomasse statt Strom.

So at first glance, it might seem like a pipe dream. But when digging deeper, it is more complex than just plants needing the sun taken away by the solar panels.

Auf den ersten Blick könnte es also wie ein Wunschtraum erscheinen. Aber wenn man tiefer gräbt, ist es komplexer als nur, dass Pflanzen die Sonne von den Sonnenkollektoren wegnehmen müssen.

Photoinhibition

Photoinhibition

While it is a convenient simplification, plant photosynthesis can be explained as a simple scheme like

Während es sich um eine bequeme Vereinfachung handelt, kann die Photosynthese von Pflanzen als einfaches Schema wie erklärt werden

“Input light, water, & CO2 -> output sugars”, the process is actually a very complex one.

„Input Licht, Wasser und CO2 -> Output Zucker“, der Prozess ist tatsächlich sehr komplex.

Something that happens very often in real open-field conditions is a phenomenon called photoinhibition.

Etwas, das unter realen Freilandbedingungen sehr häufig auftritt, ist ein Phänomen namens Photoinhibition.

This is when the sunlight is too intense for the plant to absorb, causing the production of damaging radical oxidant molecules. This damages the photosynthetic ability of the plant and reduces crop yields.

Dies ist der Fall, wenn das Sonnenlicht zu intensiv ist, als dass die Pflanze es absorbieren könnte, was zur Produktion schädlicher radikalischer Oxidationsmoleküle führt. Dies beeinträchtigt die Photosynthesefähigkeit der Pflanze und verringert die Ernteerträge.

Source: Frontiers In Plant Science

Quelle: Frontiers In Plant Science

This means that on most summer days, especially in southern

Dies bedeutet, dass an den meisten Sommertagen, insbesondere im Süden