Die Gewächshauslandwirtschaft spielt eine wichtige Rolle bei der nachhaltigen Pflanzenproduktion. Die Gewächshausindustrie ist jedoch ein energieintensiver Sektor, der stark auf fossile Brennstoffe angewiesen ist und zu erheblichen Treibhausgasemissionen beiträgt. Um dieses Problem anzugehen, wurden in der Gewächshausindustrie in den letzten Jahren technologische Modelle entwickelt, die Solarenergie mit landwirtschaftlichen Gewächshäusern kombinieren, um die Nachhaltigkeit der Gewächshausleistung zu verbessern, und die ein großes kommerzielles Potenzial aufweisen.

In einigen europäischen Ländern, in denen die geltenden Vorschriften die Installation von Freiflächen-PV-Anlagen in landwirtschaftlichen Gebieten verbieten, werden PV-Gewächshäuser als eine Lösung zur Umgehung der geltenden Vorschriften angesehen. Durch die Installation einer PV-Anlage auf dem Dach oder an der Wand des Gewächshauses ist es möglich, die doppelten Vorteile der Nahrungsmittel- und Energieproduktion auf demselben Stück Land zu nutzen. Die Photovoltaik kann die für den Betrieb der Gewächshäuser benötigte Energie liefern und das Einkommen der Landwirte erhöhen, was zu einer multisektoralen Entwicklung in ländlichen Gebieten führt. Darüber hinaus sind PV-Gewächshäuser für die landwirtschaftliche Produktion in ökologisch empfindlichen und abgelegenen Gebieten äußerst wettbewerbsfähig.

Aktueller Stand der Forschung zu photovoltaischen Gewächshäusern

Die Niederlande

Die Niederlande sind eines der stärksten Gewächshausanbauländer der Welt. Unvollständigen Statistiken zufolge beträgt die derzeitige Glasgewächshausfläche in den Niederlanden etwa 10.000 hm2, was einem Viertel der gesamten Gewächshausfläche der Welt entspricht. Neben den fest auf dem Gewächshausdach installierten PV-Systemen bieten einige Unternehmen auch bewegliche PV-Systeme an, die auf dem Dach installiert werden können und eine höhere Leistung pro Quadratmeter PV-Panel haben. Im Vergleich zu fest installierten Systemen erzeugen nachgeführte PV-Systeme etwa 20 bis 30 % mehr Strom.

Italien

In einer Studie der Universität der Toskana in Italien wird ein innovativer PV-Gewächshausprototyp mit variabler Beschattung vorgestellt, um die Effizienz der Energieerzeugung durch PV-Paneele und die landwirtschaftliche Produktion zu optimieren. Im Gegensatz zu statischen PV-Gewächshaussystemen werden die PV-Paneele mit Hilfe eines dynamischen Steuerungssystems gedreht, um das Lichtmanagement innerhalb der Gewächshauskulturen an die Lichtbedürfnisse der Pflanzen anzupassen. Darüber hinaus kann die dynamische Schattierung durch die Veränderung der Position der PV-Paneele bei warmem Wetter für eine passive Kühlung der Pflanzen sorgen, und durch die größere Abdeckung kann mehr Strom erzeugt werden.

Spanien

In einem spanischen Versuch wurde der Prototyp eines integrierten transluzenten Gewächshauses aus amorphem Silizium-Photovoltaikglas (a-Si) entwickelt, das die gesamte Dachfläche und die Hauptseiten des Gewächshauses bedeckt. Die Ergebnisse zeigten, dass das Vorhandensein von lichtdurchlässigem Photovoltaikglas die Qualität der Pflanzen leicht reduziert und den apikalen Wachstumsmechanismus der lichtliebenden Pflanzen beschleunigt. Aus statistischer Sicht war dieser Effekt jedoch vernachlässigbar, und es wurde der Schluss gezogen, dass die Integration von lichtdurchlässigem amorphem Silizium-Photovoltaikglas (a-Si) für die gärtnerische Produktion machbar ist.

USA

Transluzente organische Photovoltaik-Arrays wurden als Dachbeschattung für ein hydroponisches Gewächshaus-Tomatenproduktionssystem während einer Produktionssaison im Frühjahr und Sommer in einer trockenen Region im Südwesten der USA eingesetzt. Diese Studie zeigt die Effektivität des Einsatzes lichtdurchlässiger organischer Photovoltaikanlagen als saisonale Beschattung für die Gewächshausproduktion in Gebieten mit hoher Lichtintensität.

Japan

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